核武器退役后,该怎么处理?

唐知一

首先核武器销毁有很多方式。严格意义上来讲只要使核装药失去修复可能达到不能造成核爆炸的方式就可以算作销毁。因此在不同的国家和不同的环境下有不同的销毁方式。

(图为苏联公开准备销毁的弹头)

首先说说美国这个不差钱的国家。作为原子弹的核装药通常是高纯度的武器级铀235或者武器级的钚239。铀235是很多民用核反应堆的原料。所以拆除这类武器的核装药可以将铀235装药掺兑其它元素制作成浓度较低的核燃料棒用于核电站。不过铀235装药的原子弹相对来说较少,更多的是钚239为装药的原子弹。

(图为钚239装药原子弹)

钚239是自然界中钚元素的主要形态,半衰期长达24100年。衰变后成为铀235.所以在铀矿中经常会含有钚239。对于钚的处理是相当麻烦的。一方面钚在核电站中应用相对较少。另一方面钚的半衰期相当长。所以一般来说钚为装药的原子弹都是用强酸腐蚀,将核装药变成盐溶液或者其它形态使之不能简单的起爆。

(图为铀235原料反应堆)

而强酸腐蚀后的溶液或者其它形态的核废料一般都被严格的封存在核废料仓库中。苏联和美国在冷战时期都有大量的核弹头,这些弹头后来在协定下开始逐步销毁。然而随着苏联/俄罗斯的经济萎靡,有些存放核废料的仓库年久失修。有纪录片专门拍摄了一些存放这些棘手核废料的仓库;然后发现俄罗斯管理下的仓库有漏水和核废料泄露的情况。

(图为美国内华达州地下核试验地区)

至于氢弹,一般来说氢弹都是用锂化氘分成两份。一份不动,另一份在接受中子轰击的情况下会变成氚。这样氢弹的保存期会变得很长。而且保存成本很低。这样的氢弹销毁相对容易一些,氘是很多荧光夜光用料。民用领域用量还是有一定基数的。不过氢弹目前还靠原子弹起爆。所以相比销毁氢弹,更麻烦的是需要销毁绝大多数是钚239制成的原子弹起爆引信。


军情解析

核弹头威力巨大,是国家确保战略威慑的重要保障。然而,核弹头具有一定的使用期限,时间长了也会面临退役或过期这个问题。

除了要注意核武的退役外,还得注意其他核设施的退役及处理。

早期的核设施退役活动,由于人们当时对退役和废物管理问题的认识不足、安全标准低,再加上技术制约和经费缺乏等因素,存在退役不完整、不规范等问题,尤其是美国、前苏联为代表的冷战时期军备竞赛遗留下的大批核设施和放射性污染场所。

在现代核弹头的处理问题上,以美国为例,根据官方公布出来的资料,美国总共有2万枚退役的核弹头需要处理。核武器退役后,一个方面是将核弹头中的铀235用作民用核能的发电,而另一个方面则将其用作核动力舰艇的燃料。

我国第一枚原子弹模型

将退役核弹头中的高浓缩铀用作核动力舰艇的燃料,具有两个方面的意义:一个方面是省钱省事,而要为核动力航母使用的燃料重新生产高浓缩铀,既浪费时间,又浪费物力;另一个方面的意义在于,核弹头具有放射性危险,拆解之后的核废料处理也需要不少的钱,而这样又可以节约一部分的资金。

从1945年至今,美国总共积累了994吨富集度非常高的浓缩铀。当前,美国核动力航母的数量占据全球90%以上,核潜艇的数量占全球的比例超过50%,这些舰艇一年只消耗700公斤高浓缩铀。也就是说,美国现在囤积的核燃料总共可以使用1420年。

尼米兹号航母

除了将高浓缩油用于航母和核潜艇等军用船只,高浓缩油也可以用于核电厂。

美国正在运行的核电机组总共有100多套,占全球核电机组的29%。不过低浓缩铀也可以被用作核电厂,美国有很大一部分的核燃料就是来自苏联退役的核弹头。

不只有美国是如此,将退役的核武原料用作核电站和核动力舰艇的动力来源。

世界第一艘核动力潜艇

我国退役核武器的燃料很有可能被用作当前的核潜艇,而在未来研制成功核动力航母之后,这些燃料也可以被供它使用。

核动力舰艇必须有高浓缩铀已经成为常识,法国在20世纪50年代的时候,就是因为没有高浓缩铀,核动力潜艇的研制发展被迫推迟了好几年。


鼎盛军事

冷战时期,美国和苏联都制造大量的核武器。随着冷战结束以及战略武器削减条约的签订,大量的核弹头面临退役和拆解、销毁工作。

核弹头的主要原料是铀235和钚239。这些都是高放射性原料,需要进行严格的处理。

早期人们处理核废料的方式是深埋入地下或沉入深海海底。核废料氧化后装入特制的防辐射玻璃或陶瓷容器内,再密封入高密度钢制成的容器内,容器中充满惰性气体和防护材料,保持内部温度和湿度,防止核原料泄漏。

早期的处理方式虽然安全,但也白白的浪费了宝贵的高浓缩核原料。因为武器级的核原料富集度非常高,核弹头中的高浓缩铀的富集度高达90%以上。

后来人们觉得,这些原料完全可以再次利用,作为核潜艇和核动力航母的燃料,或者送入核电站发电。

美苏签订削减战略核武器条约后,自1993年开始,美国从俄罗斯购买了超过80亿美元的退役核导弹中的浓缩铀。并在南卡罗来纳州建造了一座核工厂,将武器级的浓缩铀转化成核燃料,供核电站发电。这些原料在过去20多年中为美国提供了10%的电力,可谓一举两得。

还有就是将这些核原料作为核潜艇、核动力航母的燃料使用。目前,美国拥有900多吨高浓缩铀,而美国的核动力航母和核潜艇一年只消耗700公斤的浓缩铀。

这些核原料在核电站、核航母、核潜艇上使用完毕之后,再按照核废料的处理方式进行深埋或者密闭储存,以确保不污染环境。

但即使是核电站产生的核废料,以目前人类的科技,也没有绝对安全的处理办法,只能先暂时深埋封存,待未来科技发展了,再将这些核废料完全无害化处理。


和风漫谈

退役报废处理是各国库存核武器全寿命周期管理的重要一环。从节约资源、降低成本、保护环境、保守国家机密等角度考虑,各国需要采取各种措施对退役报废的库存核武器进行谨慎处理。就目前情况而言,主要有以下几种处理方法:

第一,弹芯翻新:旧瓶装新酒。弹芯翻新指的是按照新的要求,对老化或退役核武器弹芯进行重新制造。美国的弹芯翻新工作主要由阿拉莫斯实验室负责。该实验室采用先进的电解提纯技术,从老弹芯中回收纯度较以前高的钚,再利用改进的新铸造技术,重新制造弹芯。弹芯翻新技术比以前的制造技术节省了大量费用。尽管弹芯翻新采用的技术与先前生产库存弹芯的技术有所不同,但它们在功能上是一样的。

第二,核材料的处理:以民用为主要归宿。在核禁试条件下,各国无法以核爆炸的方式销毁核武器中的核材料,同时核弹头中铀和钚等核材料又具有高污染和剧毒特点,因此各国尚未能完全妥善解决核材料退役后的处理问题。其中,国外武器级铀材料的处理方式是,通过氧化、氟化、掺合三个处理阶段,将U-235的浓度稀释到3%~4%,制成核电站用的释热材料。武器级钚材料的处理问题较为复杂,目前无论是美国还是俄罗斯,在有效利用和消除钚的方面,都没有掌握生态上安全、经济上可承受的工艺,主要使用两种武器级钚的处理方法:一种是将钚转化为可用于核能发电的混合氧化物(MOX)燃料,另外一种是将钚固化在陶瓷和玻璃中。

第三,非核材料的处理:保密、安全、环保与再利用相结合。由于保密和防污染的原因,除去除核材料外,各国核武器在拆除后所剩余的大量化学炸药和电器零件等非核部件主要送回制造厂进行整修或处理;高能炸药部件在从其它部件上取下后,直接在销毁工厂烧毁。


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