互动科普

在未来的10年内会有5万多个核弹头退役。它们的处理问题既要有技术的也要有政治上的革新方案。

美国和前苏联正在大幅度裁减它们的冷战武器库，从长远来看，销毁数以万计的剩余核武器将大大减少核战争的威胁。然而，在短时间内，前苏联的混乱局面却孕育着核武器或来源于核武器的材料会落入背离联盟的各国或恐怖集团之手的危险。

约有3．5万个核弹头分散在1991年年底苏联解体而产生的四个国家俄罗斯、马克兰、哈萨克斯坦和白俄罗斯的广大领土内。俄罗斯这个武器库的最大继承者的内部政治斗争经久不息，与此同时它与武器库的次大继承者——乌克兰之间的摩擦也持续不断。

保障剩余核弹头安全方面已经取得了某些进展。部署在14个非俄罗斯共和国的所有前苏联的战术核弹头以及部署在俄罗斯的大部分战术核弹头，据报道已撤回到俄罗斯境内的储藏场，大大减小了未经授权被使用或盗用的危险。

此外，分别于1991年7月和1993年1月签署的第一阶段和第二阶段限制战略武器协议(即START Ⅰ和START Ⅱ协议)，将使前苏联和美国各自的战略武器从今天的大致1万个弹头减到2003年的少于3500个。根据START Ⅰ协议，乌克兰、哈萨克斯坦和白俄罗斯已同意将保存在它们领土上的约3千个战略核弹头撒到俄罗斯销毁，并作为无核国家加入核不扩散条约。白俄罗斯批准了上述两协定，但哈萨克斯坦只批准了START Ⅰ，而乌克兰一个都没有批准。此外，俄国的强硬路线主张者可能反对批准START Ⅰ，因该协定将销毁俄国战略武器库的核心——一多弹头陆基导弹，而却丝毫未触动美国的潜艇和远程轰炸机实力。

即使所有这些协定都得到了批准，也仍然存在实施的问题。俄国不稳定的政治局势使其核综合企业经受着特别重大的压力。1992年12月，设在车里雅宾斯克郊外的俄国核燃料再处理设施(该设施储备有25吨以上的分离钚)的负责人宣称，工人们已经两个多月未发工资了，俄国核武器设计实验室的科学家当年早些时候被告知，要是他们想要为家庭获得食物保证的话，应该趁早种植土豆。

把成千上万的退役核武器送到储放地点，将它们销毁，并且对铀和钚进行安全的处理，将是一项令人生畏的工作，特别是在今天的情况下。虽还没有关于苏联核弹头或核物质已被转移的经证实的报道，但必须对由西方提供帮助和进行监督的安排达成协议。

今天，在美国核弹头销毁过程中并不存在类似的安全问题。然而，出于政治考虑，需要在相互基础进行监督。实际上，美国参议院在1992年10月批准START Ⅰ协定并指示总统寻求对美国和前苏联武器库中核武器数量进行相互核查和实行其它监督方法的协议时已承认了这个事实。俄国政府已经表示，将接受这类相互监督，但到目前为止美国把重点放在试图商谈单方面由美国监督俄国核弹头销毁的问题。

这个政策应当重新考虑。凡是到今天为止已取得的无论什么进展都是美国愿意作出相互让步的结果。例如，为了销毁大部分前苏联和美国的战术核弹头，美国总统布什与前苏联领导人戈尔巴乔夫在1991年宣布了互相配合的“单方面”主动行动。

虽然START Ⅰ和START Ⅱ协定将增加核弹头处理问题的规模，但俄国和美国正准备以很快的速度(每个国家每年1000到2000个弹头)销毁核弹头。

安全地拆开热核弹头是一个技术上要求很高的工作。大部分现代化战略核弹头由“初级”(裂变)装药以及由初级装药引爆的次级”热核(聚变)装药所组成。初级装药的中空球状“弹核”中装有平均3～4公斤弹头钚，有时候还有一些高浓缩铀(也就是HEU，含有90％以上能发生链式反应的铀235)。第二级一般也装有高浓缩铀，平均每个弹头总共约15公斤。总起来算，美国剩余核弹头约有50吨钚和高达400吨的高浓缩铀，苏联剩余核弹头(包括已经销毁的1万个弹头在内)约有100吨钚和500吨以上高浓缩铀。

当工人们销毁一个核弹头时，他们首先从核弹壳内取下初级装药和次级装药，然后拆下弹核周围的化学炸药。最后回收钚和高浓缩铀，以供重新使用或储存起来。在美国，由能源部设在得克萨斯州阿马里洛附近的Pantex厂进行拆卸，次级装药迭到田纳西州奥克里季的能源部Y一12厂，进行铀的回收和储存。

直到1989年，美国都是将弹核送往丹佛附近的能源部了Rocky Flats厂，回收和提纯钚以供重新使用。然而这个厂由于环境和安全问题已被关闭，并且至今尚未另建新厂取代。与此同时，弹核置入密封罐体中，被储存在Pantex厂有厚实钢筋水泥保护的地下掩体内。这些所谓“圆顶建筑”的掩体有60座，每座可容纳多达约400个弹核，这用来容纳当今计划退役的全部美国核弹上的弹核还有余。

在俄国，核弹头正在四个地方进行销毁，据报道它们的拆卸能力总共高达每年6千个弹头。俄国原子能部已要求美国帮助在西伯利亚的托姆斯克市(俄国三大钚生产中心之一)附近建造一座安全中心储库，用于存放核弹头部件或核物质的4万只容器。托姆斯克市政府因为担心潜在的钚危险而反对这个计划。在今年四月的爆炸摧毁了附近的托姆斯克7号再处理厂的一部分之后，这项提议被正式“推迟了。

不管这个储库的命运如何，无论是对俄国还是美国来说，核物质的安全储存是近期内的一项最重要的工作。这类储存要将核物质一直保护到它们被处理成更难扩散的形式为止。只要回收的核物质还保持着易于又被制成核武器的形式，那么它们的存在将削弱裁军进程的信任感，增加了它们被转移到无核国家或恐怖集团手中的危险性。

使高浓缩铀变得对核武器无用的常用方法，是使之与大量不发生链式反应的铀同位素——组成天然铀的99．3％的铀238相混合；而要把它重新制成浓缩成分，则需要同位素分离技术，但仅有少数国家才掌握此项技术。如果高浓缩铀稀释到约含4％的铀235，则所得的“低浓缩”铀可被用作标准轻水核动力反应堆的燃料。

实际上，按照麻省理工学院Thomas Neff的建议，美国政府已同意支付约100亿美元用于换取从苏联剩余核弹头上回收的共约500吨武器级铀所得的低浓缩铀。这个数量可在合同规定的20年期限内满足全世界八分之一的核发电能力对核燃料的需求。根据现有计划，在运到美国之前，俄国在叶卡捷琳堡(原斯维尔德洛夫斯克)附近的工厂里对高浓缩铀进行稀释。

在美国储库中约有500吨武器级铀，其中的400吨左右也许亦将成为剩余。每年将有少数几吨用于核动力军舰和潜艇作燃料，以及用于研究反应堆和生产医用(或其它用途)放射性同位素的反应堆。其余的将尽快稀释成低浓缩度并保存起来，以最终作为动力反应堆燃料出售。这一举动将降低核物质的安全防护费用，并且亦将使饿国和其它国家相信，美国裁军的进程是不可逆转的。

由销毁核弹头所得到的150吨剩余钚，是一个棘手的同题，因为它不能象武器级铀那样可用同位素使之变性。但将回收的钚与放射性裂变产物相混合，要想再用于核武器便变得十分困难。为达到此目的的一个常见方法是用武器级钚代替所谓的混合氧化物燃料中的铀235，用于工业轻水反应堆。在反应堆芯棒中使用三年后，燃料中的钚量将减少约40％。

在排出的废弃燃料中剩留的钚，增加了钚239——最适合核弹头用的钚同位素——之外的其它钚同位素所占的比例，从而减少了它作为核武器物质所具有的吸引力。然而，这一反应堆级钚仍可加以分离，用来制造约1千吨级高爆炸药当量的简单炸弹。(通过下面的对比可以使我们对这一爆炸力有个比较清晰的印象；使纽约世界贸易中心最近遭受如此惨重灾难的那枚炸弹仅含有约0．5吨高爆炸药。)

日本和一些西欧国家已经建立了一个由废弃动力反应堆燃料回收钚并对其加以重新利用的局部性基础设篇，因此，将武器级钚加进这一系统似乎很有吸引力。遗憾的是在这些国家中的电力部门对实施这一选择缺乏兴趣。制造混合氧化物燃料的成本目前远高于低浓缩铀燃料的成本，无论如何这些国家已经预计到了民用级钚大量剩余这一情况。

此外，由于新制成的混合氧化物燃料含有易分离形式的钚，且又不伴有裂变产物，因此它引起了严重的安全问题。这一问题导致美国十多年前拒绝工业钚的再循环结果，美国没有用来制造混合氧化物轻水反应堆燃料的设施。

俄国也没有混合氧化物燃料的生产设施。即使有这类设篇，在俄国轻水反应堆中钚可被处置的速度也十分有限。钚的核特性限制了在大部分轻水反应堆中混合氧化材燃料可能代替低浓缩铀的部分只能占芯棒的1／3。结果，一个1千兆瓦发电用轻水反应堆每年仅能处理约300公斤武器级钚。俄国有七个这样的反应堆在运转，加上接近完成的另一个反应堆，每年可处置约2．5吨钚。以这个速度，要处置俄国100吨剩余的武器级钚将要花40年。而在这段时期内，俄国燃料制造厂和运送到动力反堆现场的钚将易于被转移它处。

在每个国家个别高度安全的地点建造采用全混合氧化物燃料芯棒的反应堆，能减少安全方面的危险性。为此，已提出了各种型式的反应堆。其中由ABBCombustionEngineeing公司建造的轻水反应堆也许可以建造得最快，它的专门设计便于采用全钚燃料芯棒。

其它候选的反应堆有液态金属冷却的快中子反应堆和高温气冷式反应堆。这些先进的方案在美国和其它国家正处于发展阶段。快中子反应堆由于燃料中钚的百分比较高，可比同等容量的轻水反应堆处置更多的钚。可惜的是，不经过再循环，废弃燃料中的钚将仍然接近于武器级。相反，气冷式反应堆能把钚处置到这样的程度，即其大部分将被摧毁，而余下的钚将比轻水反应堆废弃燃料中的钚更不适用于核武器。然而，在缺乏对目前积聚在未再处理动力反应堆燃料中的大量民用钚(到本世纪末超过1千吨以上)进行类似处理的计划下，实施军用钚实际上的完全裂变是没有多大意义的。此外，无论是液态金属冷却反应堆，还是气冷反应堆，在它们进入全面实施阶段之前，需要大力进行开发和论证。(对于另一种方案——用加速到高能的质子轰击靶所产生的中子来处置和销毁钚——来说尤其是如此)费用将高达几十亿美元。时间至少在十年以后。同时，一旦技术已得到肯定．还将存在建造高昂的生产设施的问题。

由于有这些困难，美国和俄国的研究人员正在考虑另一种更快、更廉价的实施方案。特别是本文作者和其他一些人已经考察了钚同放射性废料一起处理的可行性。在美国和俄国这两个国家，还有法国、英国和比利时都已建成了把高放射性强度的再处理废料掺入玻璃、最终将玻璃埋入地质深层贮库的处理设施。虽然钚和放射性废料一起进行处理，放弃了它还可以用来发电的机会，但是从较大的范围来看，这个损失并不重要。按现今的铀和钚的价格来看，至少在几十年内钚不是一种经济合算的燃料。此外，一百或两百吨钚或铀只能供世界现有的核发电能力运行一年中的很短一段时间。

因此，钚所带来的安全问题应给予优先考虑。钚的直接处理比它用作燃料时，装卸和运输环节都要少得多，当然被转移的危险性也就小。如用钚作反应堆燃料在未来某个时候被证明在经济上和政治上是可行的，则由废弃燃料中可回收的民用钚仍旧将有成千吨。

南卡罗来纳州艾肯已建成一个废料玻璃化厂，位于现今已不复存在的萨凡纳河军用钚生产设施的旧址上。在1994到2009年间，这个厂预计将至少生产8千吨放射性玻璃，它们将采取长3米、直径0．6米厚实钢护套“圆材”的形式，每一玻璃“圆材”约含0．5吨高放射性强度废料浆液并混以1．2吨硼硅酸盐玻璃。在这些圆材中可以溶入70吨钚，浓度不会大于动力反应堆废燃料中的水平。

为完成萨凡纳河处理设施将武器级钚掺入放射性玻璃而需要的安全评估和其它准备，至少将花5年时间，但专家们并不认为在这方面存在任何重大技术困难。因为玻璃总是要生产的，所以额外费用只是钚的预处理和加入熔化炉以及适当的安全防护和安全装置等的费用。这些费用也许将少于轻水反应堆中处置钚的费用。

虽然把武器级钚埋置入放射性玻璃意味着仍将保留着武器级的钚，但是高放射性裂变产物至少会使从玻璃圆材回收钚与从废弃燃料中回收钚同样困难。非国家的组织要想获得这种钚是有困难的，甚至一个有相当实力的国家要想回收也需要耗用大量的时间和资源。

另一种可能性是把钚置入没有高放射性强度废料的玻璃圆材，而代之以加入如钇一类的元素。这类元素的化学性质同钚极其相似，因此很难把钚分离出来。这一方法将使非国家的组织难于得到钚，不过潜在的核国家仍可能比较容易地取得钚。钚与稀释剂的混台物也可以用铯137使之强化。铯137这个裂变产物是一种具有30年的半衰期的强γ源。

俄国在车里雅宾斯克附近的再处理设施将高放射性强度废料玻璃化。储存在车里雅宾斯克储罐中的废料(根据其放射性强度来计算)同萨凡纳河处理设施的一样多。在车里雅宾斯克使用的是磷酸盐玻璃，既不象西欧、日本和美国使用的硼硅酸盐玻璃那样耐用，也没有硼吸收中子而较安全的优点。

如将硼硅玻璃化技术转让给俄国，则其武器级钚可方便地埋置入这种玻璃中。遗憾的是俄国核部门对玻璃化没有多大热情，更一般地说对将钚处理成更难被转移的形式也不热心。俄国的核官员认为，以巨大的人力和环境投资生产出来的这些核物质是国家的遗产。即便将这些钚安全存放几十年将花费昂贵的费用且又相当危险，他们宁愿把它们储存起来作为未来可能的燃料来使用。在俄国政治当局认识到这些费用和危险性之后，再加上了解到美国愿意将自己的武器级钚处理得难以提取，他们可能愿意放弃这些致命的财富。

假如美国和前苏联的这些国家会签署关于处理剩余核弹头的协议，那么仍然存在核实的问题。要是剩余核弹头的处理能接受外来监督的话，核武器裁减进程中的国际信任度将会提高。此外，洛斯阿拉莫斯国家实验室和Pantex厂的专家们已经得出结论：有效的监督不会泄露敏感的核弹头设计资料。然而，美国政府仍继续实行实质上的单方面政策，即试图只行使监督权利，并通过同购买苏联高浓缩铀和帮助建设剩余核武器储存设施有关的谈判来取得这种权利。

此外，作者认为，美国和俄国在核弹头拆除阶段应进行双边基础上的这类监督，让回收的铀和钚在经过处理以去除武器设计情报之后置于国际安全防护之下。国际原子能机构已经表示愿意监督剩余核弹头物质的储存和随后使用或处理。双边的安全防护与国际的安全防护相结合，将有助于保证拆除过程的安全并保证核物质不会再重新用于制造武器。

俄国现在的领导人已表示同意建立在相互基础之上的这样一种全面监督。这一机会之门还会敞开多久尚不清楚。美国应当尽快行动，向俄国表示它愿意给俄国以监督美国核弹销毁的同等权利。最后，这些步骤应通过加强核不扩散制度而予以强化，这一制度将要求在世界范围内——而不只是在美国和前苏联——停止生产可用于核武器的物质。这样的生产禁令将保证现存核武器库裁减的不可逆转性，同时也将缩小其它一些国家或恐怖集团获得制造核武器的手段的危险性。