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深度]俄罗斯的核能帝国
发布时间:2022-07-03 07:39:35 来源:竞彩亚博
 
 

  对有意于展开核能技能的国家,俄罗斯年度原子能博览会(ATOMEXPO)供给了一种快捷的方法。在最近的一届展览中,数千与会者从世界各地赶来,集合到一栋沙皇年代的展览大厅中。听众可以在此听供货商(如劳斯莱斯)介绍其蒸汽发生器的特性,栏目记者可以采访闻名核能专家。人们乃至还能拿取一份名为“核能小姐”的月历,上面印有俄罗斯当年最美丽的核作业者。可是,真实的买卖是在俄罗斯的国家核工业公司Rosatom的多个展台完结的,展台主体色彩白色,款式简略,颇有苹果产品的规划风格。在这儿,无核能国家的与会者(俄罗斯人一般戏称他们为“新手”)可以听取核专家的主张,还可以同Rosatom签订协议,让后者协助其制作核电站,乃至进行日常运转与保护。在博览会期间,摄影师拍到一张相片,那是Rosatom的总裁谢尔盖˙基里延科(Sergey Kirienko)同尼日利亚的核能官员一起碰杯,庆祝两边在协作的道路上迈出第一步。自此,尼日利亚继土耳其和越南之后,参加俄罗斯的核能帝国。Rosatom公司不仅在我国和印度完结了核反响堆的制作,而且在本年6月份打败其法国和日本的竞争对手,同芬兰核电企业协作制作其下一座核电站。

  ATOMEXPO是一项巨大计划的一部分,其背面是来自俄罗斯政府的支撑与出资。该计划总出资金额抵达550亿美元,旨在将俄罗斯打形成全世界核能供货商的领导者。俄政府计划在国内制作大约40座新的核电站,而且估计到2030年时,可以收到多达80笔海外订单。其间包括适用于中东地区的发电设备和海水淡化设备。俄罗斯决议捉住机会,大力展开核工业,是与世界形势分不开的。几个传统的核大国中,德国开端抛弃核电,美国正在苦苦挣扎,而日本则在深入检讨福岛核泄漏事情的阅历。俄总统普京称,这标志俄罗斯核工业的“复苏和重生”。

  除此之外,Rosatom公司还盯上了英国与美国的商场。据世界核协会计算,该公司具有怀俄明州的一座铀矿,并供给了美国约对折的反响堆核燃料。但其首要精力仍是放在开辟与苏联关系密切的国家的商场。与其他供货商不同,Rosatom为客户供给“一站式”核电服务,不仅能供给核燃料棒,还许诺收回用过的核废料棒,可以让客户省去制作核废料贮存点的费事。现在只要俄罗斯的核燃料供货商供给核废料收回服务,被阿兰˙汉森(Alan˙Hanson)称为是“俄罗斯在核能商场上的巨大优势”。汉森从前在法国Areva核能公司任行政主管27年,近期参加麻省理工学院,领导一项展开我国家对核能需求的研讨。

  为了让自己的产品与服务更有吸引力,Rosatom公司还为客户国家的年青人供给奖学金,让他们在俄罗斯学习核技能,优异的学员还能取得“核电站与核电设备”相关的学位。由于单个反响堆至少要30亿美元,俄罗斯还创始了“租赁核反响堆”的运营形式,答应Rosatom公司在别国境内制作以及运营核反响堆。

  许多核能专家都忧虑,俄罗斯核能工业的展开脚步过于敏捷。Rosatom公司乐意与任何国家在核能方面协作,专家们忧虑这会导致核燃料和核技能在世界范围内分散。Rosatom公司现已与缅甸、白俄罗斯等西方国家以为的独裁国家就核能协作展开评论。而就在本年7月,当伊朗为美国的核制裁举动忙得不可开交时,伊朗总统拜访克里姆林宫,期望俄罗斯在一座现有核反响堆的基础上,再为其制作更多的反响堆。

  俄罗斯的政府官员逃避来自各方的批判,并致力于树立一个巨大的销售网。在2012年6月的一次新闻发布会上,Rosatom公司的世界业务拓宽总裁基里尔˙科马洛夫(Kirill Komarov)说到:“关于任何国家的协作恳求,Rosatom公司都是很感爱好的。”

  除此之外,专家们还忧虑,俄罗斯并未将核安全问题置于最高优先级。苏珊沃思(Susan Voss)从前是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的一员,担任反响堆的规划,后来成为美国圣塔达菲一家咨询公司的总裁。她以为,虽然新式反响堆的安全规划很优异,但并非没有缝隙:“在俄罗斯与日本,核电站的规划以及安全评价均由政府出资。在福岛核泄漏事情后,人们总结事端发生的原因时,一般以为规划与评价没有别离是导致此次安全事端的原因之一。”

  Rosatom公司的发言人谢尔盖˙诺维科夫 (Sergey Novikov)坚称,俄罗斯的技能和原子能监督局(RosTechNadzor)是“完全独立的安排”。俄罗斯方面称,Rosatom公司推行的一切反响堆技能,都具有最先进的安全办法。但一些西方核专家仍旧置疑这些办法的可靠性。

  在快中子增殖反响堆(fast-breeder reactors)这一有争议的技能上,俄罗斯现已成为了领跑者。世界范围内广泛运用的是传统核反响堆,它们耗费浓缩铀燃料,会发生高辐射核废料,其放射性会继续数千年。而增殖反响堆技能可以收回这种废料。当浓缩核燃料在堆芯中焚烧时,发生的中子会碰击堆芯周围的低浓度铀238(无法作为燃料运用),终究生成钚239,而这些钚可以继续作为核燃料运用(仍然会发生高放射性的核废料)。与传统的压水反响堆和沸水反响堆比较,耗费相同的铀燃料,增殖反响堆发生的能量是前两者的10~100倍。

  美国曾在上世纪七八十年代制作实验性增殖反响堆,但随后又抛弃了这项技能。一部分原因是由于铀燃料供给很满足,但更首要的原因是,这种规划添加了兵器级铀与钚分散的风险。前白宫办公室国家安全主任助理、现任职于普林斯顿大学的物理学家弗兰克˙N˙冯希贝尔(Frank N. von Hippel)以为,这种技能“可以为核兵器的制作供给保护”。沃思也持相同观念,以为增殖反响堆可以“直接供给兵器级钚元素”。

  此外,一旦发生事端,对快中子增殖反响堆的处理睬很扎手。这是由于反响堆的整个堆芯都浸没在液态钠冷却剂中,一旦触摸空气或水,钠会剧烈焚烧。所以事端处理小组无法简单抵达发生事端的区域。传统反响堆运用水作为冷却液,因而不存在这方面的风险。虽然俄罗斯进行了几回火灾演习,来学习怎么更好地操控这项技能,但冯希贝尔指出了另一个安全风险:假设堆芯熔毁,发生的小爆破可以“将反响堆顶部掀开”,使许多钚、铀、铯和碘等放射性物质播撒到空气中。

  现在世界上仅有商业化运营的增殖反响堆,是坐落俄罗斯叶卡捷琳堡邻近的BN-600反响堆。那里的工人都非常骄傲,由于这座反响堆现已正常运转了30年,超过了估计的10年。

  Rosatom的子公司OKBM Afrikantov规划和制作了BN-800反响堆,并规划了BN-1200反响堆,类型中的数字代表反响堆的容量(单位为兆瓦,1 000兆瓦算是大型反响堆)。其间BN-800型反响堆通过恰当调整,可以以筛选的核兵器中的物质为燃料。美俄间的一项避免核分散公约规则,BN-800型反响堆将用于耗费俄罗斯一部分兵器级钚的储量。可是,据俄罗斯科学院核安全安排的主管里奥尼德波尔沙夫(Leonid Bolshov)泄漏,BN-1200型反响堆可以在运转过程中出产燃料级钚。

  Rosatom公司不管世界上的对立,预备施行一项“先进核技能联合项目”,计划到2050年,将俄罗斯一部分一般反响堆替换为增殖反响堆。终究意图是完成充沛收回、运用核废料,而不需为其寻觅安全的贮存点。OKBM Afrikantov公司的世界协调员弗拉基米尔˙加卢什金(Vladimir˙Galushkin)谈到:“咱们需求寻觅一个‘封闭式’的核燃料循环,这是仅有的出路。”

  另一项引起争议的核电技能,则是俄罗斯正在推行的小型模块化反响堆(small modular reactor)。其结构相似于缩小版的传统压水反响堆。俄罗斯的部分小型反响堆是从苏联的核潜艇与核动力破冰船上拆下来的。与传统大型反响堆比较,它们的价格更低价。此外,这种反响堆可以提早拼装好后再运到核电站厂址,而不用忧虑当地短少拼装反响堆的设备和技能。而其缺陷是,容量无法与传统反响堆混为一谈,大约只要300兆瓦到500兆瓦的等级。此外,专家们还忧虑,这种大规模地制作会添加核分散的风险。在俄罗斯南部的一个核电站制作点,核专家德米特里˙斯塔泽拉(Dmitri˙Statzura)告知咱们,“俄罗斯完全有实力进行大规模制作”。他关于行将制作的VBER-300反响堆体现得极为热心。这种反响堆是为哈萨克斯坦偏远地区规划制作的。

  一起,俄罗斯也企图将增殖反响堆技能与小型反响堆整合,制作一种叫做BREST的反响堆。它运用熔融态的铅作为冷却剂,和钠比较,这种物质不大简单与空气和水反响。泰拉动力(TerraPower)是坐落美国华盛顿州贝尔维尤的一家公司,正在规划制作自己的快速反响堆。该公司的技能总监基万˙韦弗(Kevan Weaver)介绍,虽然铅是一种毒性物质,“但工业界有完善的处理阅历与办法”。他说到,俄罗斯政府至少在7艘潜艇上运用该公司的反响堆,此外还在陆地制作了2座这种反响堆原型。泰拉动力则在俄罗斯的季米特洛夫格勒测验核质料。

  小型反响堆技能分散的或许性,引起了Bellona等一些安排的忧虑,Bellona是坐落挪威奥斯陆的一个世界环境安排,一贯重视俄罗斯的核工业。俄罗斯从前拘捕并拘禁了数名告密者,其间包括该安排的一名捐助者,他从前是俄海军的官员,被指控为通敌。Bellona声称具有苏联核潜艇事端的详细资料,有4艘核潜艇沉没在海底,其反响堆现在仍是一个潜在的风险。

  可是,Bellona环境研讨专家伊戈尔˙库德里克 (Igor Kudrik)表明,最让他忧虑的是俄罗斯许多制作小型浮动式反响堆的志愿。俄罗斯第一个漂浮式反响堆“罗蒙诺索夫”号(Akademik Lomonosov)现已开端制作,估计于2016年开端运营。这种反响堆容量约35兆瓦,规划意图是为偏远地区供给可移动式的反响堆,用于动力密集型运用,比方海水淡化。

  美国在20世纪70年代从前重视过这种技能,但以为浮动式核电站过于风险,一旦发生事端,放射性物质或许会污染整个海洋食物链。美国世界战略研讨中心(Center for Strategic and international Studies,CSIS)防分散项目主任莎朗˙斯科索尼(Sharon Squassoni)说:“我不敢幻想,一旦反响堆落到手中,会形成怎样严峻的成果。”此外,库德里克还谈到,偏远地区没有满足的人手和配备来应对事端或海啸的损害,“这并不像柴油发动机,很简单修正”。虽然如此,阿尔及利亚、印度尼西亚、纳米比亚等国家都对这项技能体现出了爱好。

  波尔沙夫以为,这种忧虑是多虑了,他解说说,这种反响堆会放置在海岸线邻近,“这和放在陆地上的反响堆没有太大差异”。此外,由于气候改变,北极圈邻近许多地址都变得合适钻井取油,因而浮动式反响堆能协助俄罗斯开发这些当地的海下石油资源。

  虽然俄罗斯在推行增殖反响堆以及小型漂浮式核电站,但该国最重视的仍是贩卖最新一代的压水反响堆——“水—水高能反响堆”(VVER)。这种反响堆选用的原理,同1986年发生安全事端的切尔诺贝利核电站运用的反响堆原理相似,依托水蒸气推进涡轮叶片发电。但VVER反响堆的详细规划有本质上的改变,此外VVER反响堆全体被一个修建保护起来,而苏联并没为切尔诺贝利的反响堆规划一个保护壳,原因是反响堆体积过大。

  VVER在规划上与旧类型反响堆或西方遍及选用的规划有显着不同。它运用水平的蒸汽发生器,许多西方专家以为这更有利于保护。俄罗斯继续教育与操练中心学院(坐落奥布宁斯克)担任科技与外国业务的副院长弗拉基米尔˙阿尔蒂舍克(Vladimir Artisyuk)介绍说,俄罗斯的燃料球中部留有空泛,能供给更好的冷却才能。VVER最大的优势,是其被迫安全特性——假设发生事端,安全防护办法能在外界供电消失的条件下,主动中止反响堆的运转,而不需求工人干涉。反响堆外的储水罐中贮存的冷却水只需求在重力效果下,就可以流进反响堆,此外还可以用空气冷却反响堆。在俄罗斯南部边境一个在建的反响堆旁,首席工程师维克托˙瓦格纳(Viktor Vagner)骄傲地说:“在福岛核电站,这种安全防护办法就有或许抢救他们。”

  印度的古丹库兰反响堆现已运用了Rosatom公司的被迫式安全体系。这项技能让VVER看起来是一个不错的挑选。Rosatom公司现已签署了19个俄罗斯境外的VVER反响堆购买合同,其间一部分现已着手制作。西方选用相似规划的压水反响堆(比方西屋电气公司的AP1000反响堆)也包括了相似的安全防护办法。绝大部分专家以为这两种反响堆的安全系数并无显着差异。一位不肯泄漏姓名的美国参谋说:“我可以放心肠说,俄罗斯的反响堆完全符合规范。”

  可是,好的规划并不能处理一切问题。那位参谋还谈到:“一旦反响堆设备结束开端运转后,运用方还需求考虑零部件和各种组件的质量、施工质量以及供货商供给长时间技能支撑的才能。”对此,波尔沙夫回应,Rosatom公司一贯重视此类问题:“咱们一贯在尽力为客户供给更高质量的服务和更实惠的价格。”

  VVER的另一项安全办法旨在避免呈现相似切尔诺贝利事情那样的事端。在切尔诺贝利事情发生后,苏联政府派遣波尔沙夫以及其他物理学家规划了一个计划,可以从某种程度上搞清楚怎样操控切尔诺贝利那样的熔融堆芯。他规划了一个暂时渠道,由许多的蛇形管道组成,其间活动着冷却水。管道上面涂覆着一层石墨,并被夹在两层1米厚的混凝土层中心。波尔沙夫说:“这就像一个三明治。”一些煤矿工组成敢死队,挖了一条通向反响堆下方的通道,并将暂时渠道置于其间,终究“捉住”了熔融的堆芯,避免其继续下沉,致使触摸地下水源。

  终究,波尔沙夫的规划并未派上用场:熔融的堆芯在间隔暂时渠道2米的当地凝结。但这次紧迫事情却给俄罗斯供给了名贵的阅历,促进了现代“堆芯捕捉器”的呈现。它的主体是一个碗形的容器,由钢、铁以及铝氧化物制作,依托循环水冷却。这种设备将会存在于俄罗斯一切新建的压水反响堆正下方,比方俄罗斯南部两个在建的VVER-1200反响堆,其地下4.5米处就放置了这种捕捉器。

  除了俄罗斯公司以为这种捕捉器是必要的,法国Areva公司规划的反响堆也包括了一个相似的设备。虽然有的专家以为,即使将堆芯捕捉器运用于福岛核电站,终究成果也不会有什么差异,但冯希贝尔解说,这种设备可以在反响堆熔毁后接住风险物质,因而“不失为一个很好的主见”。

  汉森和其他专家以为,核安全工程师的方针,是将反响堆发生毛病的几率降到最低,因而堆芯捕获器的存在完全是剩余的。“大众和核电站办理者不会由于反响堆下规划了一个捕获器,就以为它是安全的。一旦堆芯熔毁,整个反响堆就会完全作废,而堆芯捕获器并不能削减辐射污染”。西屋电气公司承受这种观念,其发言人斯科特肖(Scott Shaw)介绍,该公司规划的AP1000型反响堆并没有参加堆芯捕获器。一旦堆芯开端熔毁,操作员可以用水将反响堆完全吞没,并坚持72小时。

  西方的规划(1):压水反响堆(PWR)。大部分西方新建的反响堆归于压水反响堆。堆芯的热量可以加热高压水(赤色),使其在第二级循环(蓝色)中汽化。水蒸气推进涡轮旋转,发生电能。当反响堆紧迫封闭时,高压水能用于冷却堆芯区。假设发生停电事端,高压水无法循环,就有或许发生堆芯熔毁事端。因而PWR有必要包括后备供电设备,确保反响堆安全。

  西方的规划(2):西屋电气AP1000反响堆。这种新式压水反响堆包括被迫式安全办法,即使在电力供给中断后,也能在没有操作员干涉的情况下冷却堆芯。其首要安全结构是一个储水罐,可以在事端发生后,只依托重力的效果,就让冷却水继续数天流入堆芯。

  俄罗斯推行的3种核反响堆的安全办法,同西方的规划有显着差异。3种反响堆都规划了操控棒(图上未标明),能在紧迫的时分刺进堆芯,停止核反响的进行。其差异在于怎么从堆芯带走热量,避免反响堆熔毁。

  俄罗斯的核反响堆(1):水-水高能反响堆(VVER,俄罗斯的新式压水反响堆)。水-水高能反响堆的安全办法除了储水罐之外,还能运用空气冷却堆芯区。此外,反响堆下方的堆芯捕获器也能在发生事端的时分,避免熔毁的反响堆触摸地下水。

  俄罗斯的核反响堆(2):俄罗斯增殖反响堆。堆芯区反响时发射出的中子会被外层的铀资料吸收,发生更多的钚燃料(增殖效应)。反响堆堆芯浸没在液态钠冷却剂中,一旦触摸到空气或水,就会引起火灾。假设堆芯熔毁,反响堆的外壳或许会爆破并决裂。

  俄罗斯的核反响堆(3):小型浮动式核电站。罗蒙诺索夫号是一艘小艇,包括2个小型压水反响堆,可以行进到许多偏远地区,停靠在海岸邻近。涡轮机发生的电力可以通过电线接驳到陆地的电网中。而发电的副产物——热水,可以用于乡镇供暖。运用过的核燃料会贮存在小艇上,每过12年会被运走,一起弥补一次核燃料。质疑者以为,这种浮动式核电站很简单成为的方针,一旦发生事端,核资料会污染一大片海域。

  Rosatom的VVER核电站带来了另一项买卖上的立异。该公司同土耳其签订合同,为其制作第一座核电站,包括4个VVER-1200反响堆。这个合同选用了“制作—具有—运营”的形式,相似于一个60年的租赁合同。将这种形式运用于核电范畴,这仍是世界上第一例,但Rosatom期望这种形式可以变得盛行。诺维科夫说:“这种形式对刚开端展开核电的国家很有吸引力。”

  作为俄罗斯传达核技能的一项办法,这个租赁核电站的形式引起了许多核分散观察员的忧虑,特别是俄罗斯的客户包括一些中东国家。俄罗斯现已为伊朗制作了其仅有的一座VVER-1000反响堆,并操练了一批伊朗技师。西方世界忧虑伊朗会运用这些常识隐秘展开核兵器。

  前美国驻伊朗大使埃里克埃德尔曼(Eric Edelman)说:“关于土耳其等一些国家,即使他们制作的是民用核反响堆,你也很难不把这种行为看成是某种自卫战略。”虽然核反响堆与核兵器的结构有很大不同,尤其是在关键技能和燃料循环方面,可是“这仍为核兵器研制打开了一扇大门”。亨利索科尔斯基(Henry Sokolski)是不分散方针教育中心(Non proliferation Policy Education Center,NPEC,总部坐落华盛顿)的履行董事,他“不忧虑反响堆会为制作核兵器供给阅历——但核技能训练却值得忧虑”。

  一些置疑者还以为,这些反响堆能用于制作钚。曾是洛斯阿拉莫斯国家实验室的项目主管、世界原子能安排巡视员的罗伯特凯利(Robert.Kelley)说:“压水反响堆制作的钚同位素并不适用于制作核兵器,因而俄罗斯出售压水反响堆的行为并未让我忧虑。真实的问题是,通过核燃料的浓缩与再处理,终究可以发生兵器级核资料。”

  冯希贝尔谈到,俄罗斯许诺收回并贮存反响堆发生的核废料,“从避免核分散方面来看,有很活跃的含义”。此外,汉森也以为“俄罗斯在这方面一贯很守规矩”,比起让一些“费事的”国家自己办理,还不如让它们挑选俄罗斯的一站式核能服务。

  不管俄罗斯的核技能训练是否引起争辩,更重要的问题是确保反响堆的安全。许多核事端都是由于(或部分由于)操作员的失误形成的。索科尔斯基说:“即使是小型反响堆,也需求通过严格操练的操作员办理。”

  俄罗斯在间隔莫斯科2小时车程的奥布宁斯克训练核技能人员。为了应对未来几年增加的外国学生数量,这儿现已新建了许多教室和宿舍。第一批约600名从土耳其远道而来的学生在此承受核技能训练,他们年青的脸上充满期望,期待着成为土耳其第一批核技能职工。

  在宿舍邻近的一家咖啡店,21岁的格克切汗˙托松(GökÇehan.Tosun)说:“多亏了Skype,我的日子才没有过于单调。”坐在她周围的沃尔根˙科斯(Olgun Köse)则在操练英语,作为几个月来俄罗斯语课程间的放松方法。他瞪大眼睛说起了关于第一个俄罗斯冬季的回忆:“这儿太冷了,我在这儿阅历了零下35℃的气候。”虽然如此,他们仍是成为了同龄人仰慕的目标,由于他们将会有一份高薪的、有保证的作业。

  当晚,一些学员要组成乐队表演,乐队的姓名Rockkuyu来自土耳其的核计划Akkuyu。而科斯在同他人攀谈时说到,石油资源现已“不再具有优势”,太阳能资源则过于贵重。比较之下,核能是一种清洁、便利的夸姣动力。这些学员们深信,新的反响堆会给土耳其的科技水平一个质的腾跃,带给他们一个可继续的未来。就如科斯所说:“土耳其会兴起的。”

  本文作者伊芙˙科南特是美国华盛顿的自在科学作家,曾是《新闻周刊》的撰稿人和驻莫斯科记者,曾在普利策危机新闻报道中心的赞助下前往莫斯科。

  (来历:《举世科学》 撰文:伊芙 ˙科南特(Eve Conant) 翻译:王昊明)



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