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关注研究用反应堆的安全转型

来源:科技日报       更新时间:2010-11-28 11:21:50
 

  今日视点

  冷战时期,有100多个国家在研究原子反应堆和铀提纯,发展核武器。去年4月,美国宣布了一项防止核扩散的重大计划,承诺要在4年内确保所有敏感核原料的安全。然而,目前全世界约有130个研究用反应堆分布在各个国家实验室和大学校园,运转着武器级的核燃料,奥巴马对这些反应堆却没有明确涉及。虽然美国正在热情高涨地加速推进计划,但很明显,要把核反应堆更加安全地转为商用或民用绝非易事。

  别了,“玛丽亚”

  温暖的初秋,明媚的秋阳透过云杉和菩提树的枝叶,在剥落的路面洒下斑驳的光影。广场看台前,一座年久失修的房屋围着篱笆……一切都显得和平与宁静。但篱笆上贴着一个褪了色的三叶草式标志,写着“监控区”,这是世界通行的核辐射危险的标志。这个标记是唯一的线索,显示着房子里曾经存放过什么:足以制造超过18颗原子弹的高浓缩铀燃料。

  这座房屋位于波兰奥特沃克—斯维尔克的原子能研究院。它的反应堆名为“玛丽亚”,以波兰籍科学家玛丽·居里的名字命名,建于冷战时期,是上个世纪50年代学院创立之初由前苏联帮助建造的两个最大研究用反应堆之一,由前苏联供给高浓缩铀燃料。

  前苏联解体给波兰研究院留下454.9公斤高浓缩铀燃料,成为波兰和美国双方的安全隐患。美国国家核安全管理局(NNSA)官员担心高浓缩铀会成为恐怖分子觊觎的目标,在一年前经过与波兰政府谈判后,开始着手处理这些危险的铀,转换反应堆以运转更加安全的燃料。

  该研究院较早的一个反应堆在1995年关闭,“玛丽亚”变成了波兰原子核时代的最后遗迹。但“玛丽亚”给自己找到了出路,反应堆现正在进行更有用的研究,生产商用同位素用于中子成像。它每年的500万美元预算中,有60%来自工业客户,其中包括一家美国公司想用它来生产钼-99,这是一种用于医疗成像的寿命短暂的同位素。“玛丽亚”反应堆的负责人格利兹高茨·克利兹托泽克说,他们并不是太乐意转换反应堆,但美国NNSA已经获得了操纵权。

  安全隐患

  不管一个反应堆有没有在使用,它的燃料都是安全隐患。恐怖组织一旦掌握了它,就能从中提取到足够的铀-235来制造简陋的核弹。为避免任何人得到核武器,商业核电站所用的燃料加入了大量铀-238,这是一种不会产生裂变的更普通的同位素。这两种同位素的化学性质非常相似,没有专门的仪器设备不可能把它们区分开。

  大部分研究用反应堆使用的铀-235纯度高达93%,只混合少许铝元素,这是为了让反应堆以更少燃料产生更多中子。但铀很容易跟燃料中的其他元素分开,提取足够的铀来制造核弹相对容易,老练的恐怖组织是能做到的。

  一些研究用反应堆通常置于年久失修的国家实验室或大学实验楼的地下室,燃料安全很成问题。“许多这些地方的安全性都很差。”哈佛大学的核恐怖专家马修·邦恩说。

  威胁不仅来自学校。2007年,两个武装小组袭击了南非首都附近的佩林达巴反应堆,当安全部队赶来时,袭击者已经逃走了,此后一直未能抓到他们,也并没有听到铀-235丢失的报道。但这件事无疑给城市核设施的安全性敲响了警钟。

  转换困难

  研究人员首先必须开发出含铀约20%的安全混合燃料,它们在核反应堆中运转,却不能变成核弹。目前已经有了针对包括“玛丽亚”等许多研究用反应堆的安全替代燃料,但大部分拥有研究用反应堆的研究院缺乏购买新燃料的上百万资金。

  而要转换反应堆尤其困难,由于反应堆的设计只能运行高浓度的铀-235,转换之后可能存在燃料不稳定的问题,为了燃料在极端情况下不至于爆炸,还必须添加一些混合物,比如硅或钼元素。

  在“玛丽亚

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