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退役核潛艇是燙手山芋!美國處理能力全球第一

從1954年「鸚鵡螺」號服役至今,擁有核潛艇設計建造能力的5個安理會常任理事國共建造了近500艘核潛艇。核潛艇的價值在數十年的冷戰對抗中得到了淋漓盡致的展示和發揮,成為各國優先發展的對象。但是,當數量眾多的核潛艇進入退役階段時,如何進行安全處理則成為困擾世界各國的一個重大難題。


核潛艇退役處置與常規潛艇有很大不同。首先,受核不擴散條約的限制,核潛艇不存在二手艇,退役核潛艇不能作為二手潛艇賣給其他非核國家;其次,核潛艇由於其技術的先進性和政治上的敏感性,它的退役問題涉及到政治和技術兩大領域;最後,核潛艇技術複雜,艇上的反應堆系統具有放射性,處理退役核潛艇過程中,不僅需要高額經費投入,同時還必須考慮對環境的影響。


當前,各國雖然已經採取了一些處置退役核潛艇的措施,但都屬於過渡性的短期措施,在處置退役核潛艇方面仍然存在著許多困難。一般來說,在處置退役核潛艇的過程中,特別是對艇上的放射性材料、核燃料、反應堆及其相應管路系統、放射性廢液等方面進行隔離和處理過程中,最主要的困難是如何對身處現場的工作人員和環境提供應有的保護。而退役核潛艇其他方面的處置,例如艇上各種非核設備、武器系統的拆除、艇體的切割、艇上化學物質的處理等方面,都與常規動力潛艇沒有太大的區別。這些工作都屬於船廠的典型工作內容。

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圖1已經取出核燃料的英國退役核潛艇「征服者」號與「厭戰」號正浮置存放在英格蘭西南部的德文波特。


英國


在處置退役核潛艇時,英國海軍的做法是將他們浮置存放在英格蘭西南部的德文波特和蘇格蘭的羅賽斯。不過,在退役核潛艇浮置存放期間需要儘快把核燃料從核潛艇中取出,並把那些取出的鈾棒燃料組件存放在鋼製容器內。然後再把這些鋼製容器利用鐵路運輸轉移到位於英格蘭西南部的賽拉菲爾德。在賽拉菲爾德,擁有英國核退役機構專設的核燃料長期存放設施。

存放在鋼製容器內的鈾棒燃料組件運抵賽拉菲爾德之後,鈾棒燃料組件在水下狀態從鋼製容器中取出,不對其進行任何處理,將其保持在水下狀態。鈾棒燃料組件的長期存放設施是一些大型水池,水池的儲水深度為4~5米。據稱,在充滿水的水池中長期存放的鈾棒燃料組件,其溫度保持恆定,而且水池周圍設置了生物屏蔽設施,保護工作人員和周邊環境免受放射性的輻照和污染。另外,賽拉菲爾德的存放水池具有足夠的儲放空間,可以存放大約3000個鈾棒燃料組件。


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圖2 法國海軍「可畏」號在取出反應堆及核燃料系統後,將被改建為博物館。


法國


目前,法國海軍有5艘退役的「可畏」級彈道導彈核潛艇,法國對其採取的基本處置程序是,首先從退役核潛艇上把核燃料取出,暫時放在瑟堡、布雷斯特、長島、土倫的軍用核設施中存放起來。然後,這些廢棄的核燃料被轉送到位於瑟堡附近的阿格角地區的專用存放水池中。這些存放廢棄核燃料的水池與英國在賽拉菲爾德設置的核廢料存放水池基本相同。對於從退役核潛艇中取出的廢棄核燃料,目前法國尚未制定出實施長期保管存放的規範以及如何對其進一步處置的辦法。因此,將廢棄核燃料放在水池中存放,僅僅是一種過渡性的處置方案。

核燃料被取出之後,退役核潛艇的反應堆艙以及其他設備則被拆除。然後,退役核潛艇被移送到干船塢中,艇上的其他設備被進一步拆除,最後整個核潛艇的艇體被徹底拆卸解體。個別退役核潛艇的艇體則轉為他用,例如「可畏」號彈道導彈核潛艇是法國的第一艘核潛艇,因此法國決定把「可畏」號彈道導彈核潛艇的反應堆及其核燃料系統取出之後,整個潛艇保留,作為博物館以供人們參觀。


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圖3 在小星星造船廠內拆解中的D級核潛艇


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圖4自從俄羅斯的K-159號退役核潛艇從浮置存放碼頭拖帶到處置船廠過程中沉沒之後,目前俄羅斯已經添置了重型吊裝船,利用重型吊裝船把退役核潛艇從格列米卡拖帶到摩爾曼斯科。

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圖5 等待進一步拆解處理的V級核潛艇


俄羅斯


俄羅斯核潛艇退役之後,當前都是利用重型吊裝船拖帶著處於水面狀態的核潛艇,把它們從其母港轉送到位於涅爾帕、波利亞爾內以及北德文斯科等地的拆船廠中。在這些拆船廠內,技術人員首先把退役核潛艇中的核燃料取出,然後將核燃料置於專用的容器中,再利用專用的運輸船把這些專用容器運送到位於摩爾曼斯克的核廢料存放場。在該存放場中,這些裝有廢棄核燃料的容器暫時被存放在地面的專用存放設施內。當核廢料存放場中的廢棄核燃料積累到一定數量時,則利用鐵路運輸的方式,把這些廢棄核燃料運往3000千米以外的位於烏拉爾地區的車裡雅賓斯克核廢料處理廠,廢棄核燃料在該廠將做進一步儲存及再處理。

廢棄核燃料在車裡雅賓斯克核廢料處理廠進行再處理過程中,首先是把金屬核廢料浸泡在酸液中使其溶解,這樣,核廢料便被轉化為液態。然後,從液態核廢料中把鈾和鈈萃取出來,經過萃取之後剩餘的含有高能放射性的液態核廢料,則被裝進專用玻璃容器內存儲在位於地下的巨大水池中。


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圖6 正在普吉特海峽造船廠拆解的4艘美國海軍「拉斐特」級彈道導彈核潛艇


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圖7 重型卡車運送核反應堆艙到漢福德核廢料存放場進行處置


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圖8 位於華盛頓州的漢福德核廢料存放場


美國


在世界各國中,美國無疑是處置退役核潛艇經驗最為豐富的國家。當前,美國總共有5家造船廠從事退役核潛艇的處置工作。這5家造船廠是位於弗吉尼亞州的諾福克造船廠、位於緬因州的朴茨茅斯海軍造船廠、位於夏威夷州的珍珠港海軍造船及中型設備維修廠、位於華盛頓州的普吉特海峽造船及中型設備維修廠、紐波特紐斯民用造船廠。這些造船廠既能從退役核潛艇中取出核燃料,也有能力拆卸分解核潛艇。


在退役核潛艇浮置存放期間,造船廠便組織人力把退役核潛艇內的武器系統、無法再生利用的材料、敏感的設備以及蓄電池等取出進行相應處理。艇內所有的管路和水艙全部排空並沖洗乾淨。此外,艇內的電氣系統和照明系統全部切斷。當這一切完成之後,便可以為取出艇內的核燃料做準備。從退役核潛艇中取出核燃料,美國的做法基本上與法國相同。取出核燃料的具體操作步驟是,首先在反應堆艙上方的艇體外部安裝一個提取核燃料棒的安全殼罩,這個殼罩帶有經過過濾的通風系統,可供人員在殼罩內部實施安全抽取核燃料棒的操作。核燃料棒被抽出之後,立即放在帶有屏蔽的容器內,然後利用起重機將裝有核燃料棒的屏蔽容器吊起送入船塢旁邊的安全容器內,接著再把安全容器放進專門設計的集裝箱內。然後,造船廠開始切割分離反應堆艙。此時需要同步進行的是排空反應堆艙內的所有管路,將反應堆艙完全密封起來。在切割反應堆艙時,必須連同反應堆艙前後兩端的隔壁作為一個整體切割下來。因為反應堆艙前後兩端的隔壁可以起到附加的密封作用。


反應堆艙切割分離之後,利用軌道固定的高性能滾裝系統和大型液力千斤頂將反應堆艙裝載在駁船上,再把反應堆艙焊接在駁船的鋼製甲板上將其牢牢固定。然後,利用海軍或者海岸警備隊的護衛艇把裝有反應堆艙的駁船拖帶到漢福德,再把反應堆艙轉送到漢福德核廢料處理場,反應堆艙到達漢福德核廢料處理場之後,反應堆艙立即被掩埋在地下。自從第一個從退役核潛艇上切割下來的反應堆艙於1986年深埋在漢福德核廢料存放場之後,到1998年時,漢福德核廢料存放場已經累積掩埋了71個從退役核潛艇切割下來的反應堆艙。時至今日,在漢福德核廢料處理場究竟掩埋了多少反應堆艙,外界可能難以得到一個精確的數字。另外,從退役核潛艇取出的廢棄核燃料,則被裝進專用的屏蔽容器內,利用鐵路運輸被轉運到愛達荷國家工程實驗室進行處理。(全文完)

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