核弹换核电

石油价格上涨以及气候变化,使核能这样的清洁能源再次受到关注。同时受到关注的,还有一项10多年来鲜为人知的“核弹换核电”计划。从1995年开始,它已经将近400吨武器用高浓缩铀稀释用做发电。

2003年至2007年,仅4年间铀的市场价格飙涨了17倍。“核能清洁环保,它比水能和风能更加稳定。许多欧洲国家对核能的兴趣也在重新高涨。诸如德国这样曾严重质疑核能安全性的国家也在推动更多的核电建设。”美国核能研究所(NuclearEnergy Institute)研究员斯蒂夫•克雷科斯(Steve Kerekes)说。

铀价飙升、核能需求旺盛,这让人们重新注意到一项反复利用铀矿资源的计划,它已经执行了十几年,这就是“兆吨换兆瓦”。

“兆吨换兆瓦”的想法诞生于20年前,它是核弹头换核电的先驱项目,计划从俄罗斯与美国的2万枚核弹头中的提取高浓缩铀,转化成核电站所需的低浓缩铀。“早在1987年,俄罗斯和美国就计划将武器级的高浓缩铀置换成用于核电的低浓缩铀。”斯蒂夫•克雷科斯说,“通过18个月的长期谈判,1993年正式签订了‘兆吨换兆瓦’协议。根据这个协议,莫斯科作出承诺,将销毁冷战期间制造的,可能超过裁军条约库存限制的高浓缩铀500吨,这相当于2万枚核弹头,此项计划预计在2013年完成。”

铀有三种同位素,铀234、铀235和铀238,其中只有铀235较易发生核裂变。天然铀矿中铀235的含量很低,仅0.64%,但在实际使用中,铀235的纯度必须达到5%以上才能用来发电,而武器级的铀235纯度须在90%以上。

核弹头变核电,需要经过氧化、氟化、稀释等一系列过程。根据“兆吨换兆瓦”协议,弹头中的高浓缩铀最初将先在西伯利亚化工企业(SChE)被加工,清除掉其中的化学污染物,只剩下高浓缩铀氧化物。然后,在克拉斯诺亚尔斯克附近的SChE和电化学厂(ECP),高浓缩铀氧化物会被转化为高浓度的六氟化铀(UF6),这种化合物加热时会成为气体。最后在叶卡捷琳堡附近的乌拉尔电化学综合厂(UEIP)合成,最初的武器铀与其他材料混合并稀释,此时铀的浓度仅5%―它不再有任何军事价值,却是理想的核电燃料。这些商业用铀原料被装入2.5吨的钢瓶中,送往圣彼得堡。从那儿,它们将启程前往美国的目的地,美国浓缩公司(UnitedStates Enrichment Corporation )。

“在很长一段时间里,很少有美国人知道‘兆吨换兆瓦’,政府方面也很少宣扬此事。”斯蒂夫•克雷科斯说,这源于公众当时对利用核能的消极态度。20世纪70年代末至80年代中期,接连发生核电站爆炸事故以及核泄漏事件,很多人因此非常质疑核能的安全性。

1995年6月,首批来自核弹头的,由0.786吨高浓缩铀稀释出的24吨低浓缩铀运抵美国浓缩公司,由此开启了美国和俄罗斯长达10多年的能源合作。截至到2008年底,已有375吨武器级高浓缩铀被稀释,全部用于核电。目前,美国20%的电力供应来自于核电,据称其中50%的核原料出自“兆吨换兆瓦”协议,而俄罗斯从中得到了51亿美元。这笔资金被准许用于购入与卖给美国低浓度铀数量相当的天然铀。

“不管怎么说,出于环保方面的考虑,美国如今正在大量用核电替代过往的发电方式。以稀释俄罗斯核弹头中的铀作为核电原料的‘兆吨和兆瓦’计划已经成为美国核电原料的重要来源。”美国UX咨询公司(The Ux Consulting Company )研究员尼克•卡特(Nick Carter)说,“但是值得注意的是,这项协议将在2013年到期。如何寻找该计划的替代品已被提上议事日程。美俄两国正在制订继续稀释俄罗斯军用高浓缩铀的相关计划。替代‘兆吨换兆瓦’的可能是‘HEU-2计划(高浓缩铀-2)’”。

自从“兆吨换兆瓦”协议签署以来,美国其实有很多公司都在运作核能燃料。像太平洋天然气和电力公司的股东之所以过得那么滋润,很大程度源于有充足的核燃料进入市场。而核工业巨头法国公司阿梅珐集团、美国浓缩公司和核燃料服务公司、俄罗斯国有核能公司罗斯托姆也都在回收利用武器原料方面寻求新业务来维持自己的生意。

“2007年中期,美国国家核安全局(NNSA)给核燃料服务公司颁发了许可证,允许将来自核弹头的17.4吨的高浓缩铀稀释,作为可靠的核电燃料储备。到2010年,核燃料公司将稀释290吨的低浓缩铀。随后,NNSA给核燃料服务公司颁布了另外一个许可证,售价209万美元的12.1吨高浓缩铀,到2012年,将生产约220吨的低浓缩铀。这些低浓缩铀的市场价格加起来有5亿美元。”尼克•卡特说。“美国国内钚的回收利用计划也正在执行中。在南加州萨瓦纳河流域,人们正在建造一所工厂用于拆除美国核武库中的弹头。工人从这些弹头里可以提取一种类型的钚,用于制造一种混合型氧化物燃料,而该燃料将在2017年进入市场。