2016年国外核领域十大事件

日期:2016-12-30 

      编者按:《原子能情况反映》编辑部组织相关专家,对2016年国外核领域事件进行梳理,根据事件对国际形势、核安全态势以及未来对核工业发展的影响进行排序,评选出国外核领域十大事件,供参考。

      

一、朝鲜进行两次核试验

朝鲜第五次与第四次核试验地震震波比较

      2016年1月6日和9月9日,朝鲜进行第四次和第五次地下核试验,宣称“实现了核弹头的标准化、规格化”。同时,2016年还密集进行导弹试射。

      第四次核试验引起的地震震级为4.85级,爆炸威力5~10千吨梯恩梯当量,是一次氢弹成功可能性极小的试验,但不排除是含聚变材料的原子弹试验或未成功的氢弹原理试验。若试验中含聚变材料,将为氢弹研制打下基础。

      第五次核试验引起的地震震级5.0级,为历次最高,爆炸威力10~20千吨梯恩梯当量,表明朝鲜首型核弹头基本实现武器化,能够与在役中程导弹结合,形成实战能力。

      朝鲜明显加快核武器研制进程,不仅加剧朝鲜半岛紧张局势,而且还给美韩决定在韩部署“萨德”反导系统以借口,导致东北亚安全局势更趋复杂。

二、美国“三位一体”核力量正全面更新换代

美国空基核弹头B61-12

      核力量是美国国家安全基石,是其维持超级大国地位的战略支撑。2016年,美国“三位一体”核力量全面更新换代工作稳步推进,并取得一些重大进展。

      核弹头 2016年8月,空基核弹头B61-12研制取得又一个里程碑,进入生产准备阶段。其爆炸当量可调,集战略与非战略打击于一体;制导能力提升,采用GPS+惯导系统、配装可控尾翼组件。拟2020年投产,共生产480个,2022年开始服役。B61-12是美国“3+2”计划中的一种。该计划拟将现役7型核弹头调整为5型核弹头(4型陆基和海基合并成3型陆海通用型;3型空基合并成2型),目的是实现通用化,增强部署灵活性,提高安全、可靠和有效性;进一步削减数量,降低采办成本和库存管理负担。

      核运载工具 美国现役核运载工具共6型:“一艇、二机、三弹”,即“俄亥俄”级战略核潜艇,B-2A和B-52H战略轰炸机、“民兵”-Ⅲ洲际弹道导弹、“三叉戟”-Ⅱ潜射弹道导弹和AGM-86空射巡航导弹。2011年以来启动或准备启动“一艇、一机、两弹”研制,以期2030年前后陆续投入使用。新艇于2011年开始研制,2016年7月命名为“哥伦比亚”级,整个寿期内不用换料,战略值班时间增多,且安静性和安全性增强,首艘2031年服役。新机于2014年开始研制,2016年2月编号为B-21,具有更强生存和联合作战能力,计划2025年形成初始作战能力。新洲际弹道导弹和空射巡航导弹的研制于2016年7月提出,计划2017年启动,2030年前形成初始作战能力,其远距离快速打击和突防能力增强。

      美国加快“三位一体”核力量全面更新换代,旨在扩大战略装备技术的全球优势,巩固霸主地位。

三、美国扩大军用氚生产能力

目前美国的产氚流程

      2015年10月~2016年6月,美国能源部先后发布《2060年前美国氚和浓缩铀管理计划》和《核电反应堆产氚最终环评报告》并作出决策,决定逐步加大军用氚生产能力,保障核武器长期可靠有效。

      氚是热核武器的核心装料,每年因衰变损失5.5%,必须定期更换和补给。美国目前采用瓦茨巴1号核电反应堆辐照产氚靶,生成氚。为满足需求,能源部决定分阶段提高产氚能力:第一阶段(2017~2019财年),增加瓦茨巴1号核电反应堆产氚靶装载量(目前704根),将氚产量翻一番;第二阶段(2021~2025财年),启用第二座核电反应堆,两堆合计,将氚产量提高到当前4倍以上,达到一个辐照期(一年半)最多生产2.8千克氚。

      美国利用核电反应堆生产军用氚,无需新建反应堆或其他大型设施,不仅大幅降低成本,还能随时扩大生产能力,提供充足的氚供应,保障核力量可靠有效。

四、俄罗斯核武器现代化取得重大进展

“巴尔古津”铁路导弹系统

      陆基 3月,新型洲际弹道导弹“边界”研制成功,俄称年内开始部署。导弹射程10000千米,可携带6~10枚分导式核弹头,弹头可高超声速飞行并机动变轨,突破反导系统。4月和10月,两次进行战略助推滑翔导弹试射。8月,进行“萨尔马特”新型液体洲际弹道导弹发动机点火试验。11月,进行“巴尔古津”铁路导弹系统的导弹发射试验。该系统计划2018~2020年开始战备值班,可装备改进型“亚尔斯”和“边界”导弹,利用俄境内漫长的铁路网机动发射,隐蔽性强,增强了弹道导弹的生存能力。

      海基 新一代“北风之神”核潜艇已全面部署,列装3艘。3月开始研制第五代核常兼备战略核潜艇“哈斯基”。8月,开始研制“布拉瓦”后继潜射弹道导弹。

      空基 加速列装KH101/102新型空射巡航导弹,同时研制高超速声速和亚声速两种战略轰炸机。7月13日,宣布完成高超声速战略轰炸机发动机试验。

       近年来,面对与美国及北约关系持续恶化、军事对峙加剧的局面,俄政府采取一系列措施,加速核力量现代化,增强核威慑能力,将对维持国际战略平衡产生深远影响。

五、俄罗斯政府暂停俄美《钚管理和处置协议》

      2016年10月3日,俄总统普京签署命令,要求暂停俄美《钚管理和处置协议》;10月31日签署联邦法律,正式暂停该协议。此前俄罗斯已暂停俄美核能研发合作协议、停止俄美研究堆低浓化合作协议。

      俄美2000年签署《钚管理和处置协议》,2010年签署其补充协议。协议规定,各自处置国防冗余的至少34吨武器级钚;采用混合氧化物(MOX)处置方案,将钚制成MOX燃料,分别供俄快堆、美商用轻水堆使用;2018年开始处置,每年处置1.3吨。

      当前,俄方相关设施已投入使用,具备2018年开始处置钚的条件。而美国因工程和技术原因,2016年决定终止MOX处置方案,改用掺混后处置方案。俄认为美方新方案不能达到销毁武器级钚的最终目的,并从当前俄美关系考虑,决定暂停该协议。

      《钚管理和处置协议》是后冷战时期核军控体系的重要组成部分,也是销毁武器级易裂变材料进程的重要一步,俄美暂停该协议,为双方进一步核裁军合作蒙上阴影。

六、英国议会批准研制新型战略核潜艇

英国“前卫”级战略核潜艇

      2016年7月19日,英国议会通过研制新型战略核潜艇决议,计划未来20年投资540亿美元,替换现役4艘战略核潜艇。这是英首次以法律形式保证新艇建造工作,也是英新任首相作出的第一个重大决策。

      英国仅拥有海基核力量运载系统:4艘“前卫”级战略核潜艇装备“三叉戟”-Ⅱ潜射弹道导弹。2016年6月,负责核弹头设计制造工作的原子武器研究院表示,正在研制一种精度更高、杀伤力更强的核弹头。

      新型战略核潜艇研制是英国近几年核力量建设工作的一个重点,首艇计划2028年服役,寿命25~30年。配备12个发射装置,采用美国“哥伦比亚”级战略核潜艇相同的“通用导弹舱”,四联发射模式,每枚导弹可携带5枚W76核弹头;由新型核反应堆(PWR3)提供动力,PWR3采用非能动冷却系统,由劳斯莱斯公司建造,首堆计划2023年建成。

      英国议会批准研制新型战略核潜艇,以保持有限核威慑能力。英新任首相称,此举显示了英“脱欧”后依然保护北约和欧洲盟友安全的决心。

七、德国“仿星器”可行性研究取得突破

“仿星器”结构图

      2015年12月~2016年3月,德国“仿星器”磁约束核聚变实验装置W7-X首次生成温度高达100万摄氏度的氦等离子体,脉冲持续时间从1/10秒提高到6秒,误差率小于十万分之一,验证了“仿星器”磁约束核聚变的原理和技术可行性。

      W7-X由超级计算机设计,部件制造与控制精度极高。装置呈环形,直径16米,高度约3.5米。关键部件是一个50圈的铌钛铝合金超导磁线圈,重506吨,可产生3特斯拉的3维扭曲磁场,在磁场约束下形成远离室壁螺旋运动的等离子体,进而发生核聚变反应,其稳定性、安全性远高于使用二维正交磁场的托卡马克装置。然而,W7-X对设备的制造精度要求十分严苛,工程难度高。

      W7-X的成功运行和实验,为国际核聚变装置工程可行研究指出新的方向,如果未来性能可与同规模托卡马克装置媲美,有望成为国际核聚变研究领域的发展重心,缩短核聚变能源的应用预期。

八、海水提铀经济性显著提高

吸附材料工作图

      2016年4月,美国太平洋西北国家实验室宣布,通过橡树岭国家实验室开发的偕胺肟基聚乙烯纤维材料(AF1),将海水提铀成本降至原来的1/3到1/4(每千克铀300~400美元)。

      橡树岭国家实验室在高比表面积的空心齿轮状聚乙烯纤维表面键接偕胺肟基团,合成了AF系列(AF1~9)材料。纤维直径30微米,比表面积达1.35平方米/克,而传统球状实心聚乙烯纤维的直径和比表面积仅为20微米和0.18平方米/克。其中AF1提铀性能最突出,具有吸附速率快、吸附量大、耐海水腐蚀、易洗脱和易制备等优点,2016年进行的最新海试结果表明,每千克AF1可在56天内吸附超过6克铀,是日本开发的聚丙烯纤维材料吸附量的3倍。

      美国利用AF1,将海水提铀的成本极大降低,为工业化应用创造了条件,成为天然铀生产的另一种可能途径,有望为未来核能持续发展提供充足的燃料保障。

九、国际核试验监测网基本实现全球覆盖

国际监测全球概览

      2016年6月,全面禁止核试验条约组织(CTBTO)宣布,其所属的国际核试验监测系统(IMS)建设已完成近90%,基本实现全球监测。

      IMS由分布在全球的337个设施构成,其中地震监测台站170个、水声监测台站11个、次声监测台站60个、放射性监测台站80个、放射性实验室16个,监测全球发生的地下、水下、大气中任何核爆炸。监测到的所有数据通过卫星传输至国际数据中心处理和分析,成员国可开放、平等、及时获得所有数据和分析结论。

      IMS已成为监测全球核试验的主要手段,大幅增强了国际社会对热点涉核国家核试验的监测与评判能力,促进了国际核不扩散机制完善。同时,IMS还可在地球内部结构、大气与海洋环境研究等科学探索以及地震灾害评估、近地面灾害性化学爆炸监测、海啸预警、全球放射性监测等技术应用领域发挥重要作用。

十、第四届核安全峰会召开

第四届核安全峰会

      2016年3月31日-4月1日,第四届核安全峰会在美国华盛顿召开,52个国家和4个国际组织的首脑或政要与会。这是奥巴马政府发起的核安全峰会的最后一届,标志着此种形式的核安全峰会落下帷幕。习近平主席在主旨发言中强调,要强化政治投入、强化国家责任、强化国际合作、强化核安全文化,筑牢核安全防线。

      2010年以来的四届峰会的目标是加强核安全,降低核恐怖主义威胁,营造和平稳定的国际环境。讨论内容涵盖10余个领域,包括国家责任、国际核安全体系建设、核安保、核安全、降低高浓铀使用、打击非法贩运等。共发布4份公报、1份工作计划和5份行动计划,提出10余项非约束力承诺或鼓励措施,包括实现高浓铀使用的最小化,鼓励国际社会采取措施研发高密度低浓铀燃料,推进《核材料实物保护公约》修订案生效,加强国际合作以应对放射性恐怖主义,加强对乏燃料和放射性废物的管理,构建核探测能力以确认核材料非法交易的源头等。

      各国以峰会公报和行动计划为指导,采取积极行动并取得实效。2016年5月8日,《核材料实物保护公约》修订案正式生效;截至9月,43个国家批准《制止核恐怖主义行为国际公约》,缔约国总数达到106个,扩大了公约适用范围。

      通过峰会,国际社会在加强核安全方面取得一定进展,但依然面临多重挑战,核恐怖主义的威胁不容忽视,核材料扩散和流失的风险仍然存在。峰会之后,国际社会将以部长级会议作为新的核安全合作平台,继续落实峰会的各项行动计划,持续推动核安全多边国际合作,以保持政治势头并进一步强化全球核安全。

中国核科技信息与经济研究院

2016年12月30日