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2015年世界核工業動態綜述
送交者: 嵐少爺 2016年01月11日18:45:14 於 [軍事天地] 發送悄悄話

一、核技術發展


美國初步批准Y-12工廠鈾純化設施

美國國防核設施安全委員會工作人員2015年10月的一份備忘錄信息顯示,美國聯邦監管部門初步批准了位於Y-12核武器工廠的新鈾純化設施,該設施被稱為“電解提純”項目,建造成本在5860萬~7670萬美元之間。該設施計劃在2021年投產,它將取代Y-12工廠擁有類似能力的原9212號設施。9212壽命已達70年,政府想讓該設施儘快退役。


美國離心機項目經費削減60%

Centrus能源公司2015年9月11日宣布,美國離心機項目經費削減約60%。橡樹嶺國家實驗室仍將繼續研發美國離心機鈾濃縮技術,但目前正在派克頓進行的離心機運行工作將暫停。
美國能源部橡樹嶺國家實驗室將延長與Centrus能源公司的合同,但是以較低水平繼續進行美國離心機技術示範項目。Centrus去年由美國鈾濃縮公司(USEC)重組而成。根據2014年5月簽署的美國離心機技術示範和運營協議(ACTDO),Centrus作為橡樹嶺國家實驗室的承包商,進行該技術的“研究、開發和示範”。Centrus利用ACTDO的收入,一直在俄亥俄州的派克頓運行大量離心機,目的是“證明在實際運行條件下離心機的長期性能和可靠性”。


Urenco鈾濃縮公司業績提升

Urenco鈾濃縮公司2015年3月發布通告,該公司2014年淨收入4.045億歐元(4.393億美元),比上一年度增長20.2%,此前該公司持續推進私有化改造,2013年公司業績出現明顯下滑。該公司計劃從2016年開始放慢在美國工廠增加新的生產能力。
Urenco公司2014年的鈾濃縮能力為1800萬分離功,這歸功於該公司在美國生產廠增加了新的生產能力。Urenco美國離心濃縮廠擴建的第二階段提前完成,擴建項目的第三階段計劃在2015年底全面運行,屆時該廠的生產能力將達到470萬分離功。


美國武器工程氚設施被安全問題困擾多年

根據美國能源部2015年7月20日發布的研究報告,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的“武器工程氚設施”四年前由於一系列問題被關閉至今。該設施主要用於研究有關核武器所需氚材料的科學數據,之前已經運行了9年。
作為該實驗室的監督者與經費提供者,美國能源部為解決這些安全問題已經支出了數千萬美元,但是至今沒有取得什麼成效。該實驗室的“武器工程氚設施”對於其國家安全任務來說至關重要,但是根據能源部檢查人員發布的報告,該設施仍處於關閉狀態。


美國國家點火裝置持續開展激光實驗

2015年8月18,美國國家核軍工管理局宣布,國家點火裝置(NIF)於上周發射了2015財年第300束激光目標射擊,提前超過六周完成了今年的目標。相比之下,該設施於2014財年完成了191束激光目標射擊。NIF位於勞倫斯•利弗莫爾國家實驗室(LLNL),擁有目前世界上最具能量的激光。加快發射速度一直以來都是慣性約束聚變(ICF)計劃的重中之重。NIF的主要任務是在高能密度物理領域為NNSA基於科學的庫存管理計劃提供實驗性觀察和數據,該領域直接關繫到核威懾和國家核安全。


美國開展核潛艇反應堆和燃料製造

美國巴布科克•威爾科克斯公司下屬核燃料服務公司2015年3月16日宣布,美國能源部的海軍反應堆辦公室實施了此前簽署合同的附加方案,價值1.69億美元。該項工作屬於去年簽署的一項3.02億美元合同。相關工作包括為美國海軍核推進計劃製造和交付核燃料並開展支持活動,以及為未來海軍反應堆計劃開發材料。


俄羅斯建造新一代核動力破冰船

俄羅斯聯合造船公司的波羅的海造船廠2015年5月26日宣布為首艘批量化建造的新一代項目22220破冰船鋪設龍骨。波羅的海造船廠已於2014年5月和國家原子能公司簽署了兩艘項目22220型破冰船的建造合同。這兩艘破冰船分別將於2019年12月和2020年12月服役。波羅的海造船廠目前還在建造首艘項目22220型示範破冰船。


美國開發先進載人推進技術

美國航空航天局(NASA)局長2015年6月4日發表講話稱,NASA正在考慮利用先進推進技術,將目前飛往火星所需的8個月時間減半。相關技術包括太陽能電推進以及核火箭等。過去幾年來,美國一直考慮將宇航員送往火星,而該計劃的主要問題是,採用現有的液體燃料火箭需要大約八個月的時間。如果能夠將行程時間減半,那麼就能節約大量的食物和水,從而降低航天器重量,反過來又能減少燃料需求。此外,減少行程時間,還能減少宇航員受到的輻照劑量。


美國科學家發明中子探測的新材料

據sciencedaily網站2015年3月4日報道,美國約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的科學家Christopher Lavelle與馬里蘭大學和國家標準與技術研究所的研究團隊一起,成功顯示出塗硼玻璃碳泡沫材料可以用於探測放射性物質發射的中子。探測中子方法主要用於掃描集裝箱以及核動力儀器儀表、工作場所安全等,通常使用的探測物質氦-3越來越難以獲得。


美國開發出新的超快光電探測器

據lanl.gov 網站2015年9月11日報道,在專門設計的光電探測器中監視光電流瞬態的新技術可以提供非常高的時間分辨率,只有50皮秒。一個被稱為量子點的微小半導體片的最大作用是,可以從一單光子中產生多個電子,這種特徵稱為“載子倍增”,有助於研發價格低廉和更加高效的太陽能電池和新型光電和輻射探測器。


美國完成第四次地下核爆炸探測能力改進實驗

2015年5月27日,美國國家核軍工管理局(NNSA)宣布,該局領導的團隊成功進行了一次實驗,這是NNSA一系列旨在提高地下核爆炸探測能力實驗中的第四次。這種“源物理”實驗(SPE-4)是美國努力加強軍控核查的一個基礎步驟,並將最終被用於《全面禁止核試驗條約》的履約核實。內華達國家安全場址、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、勞倫斯•利弗莫爾國家實驗室、桑迪亞國家實驗室、內華達州立(里諾)大學和國防威脅降低局全都參與了SPE-4主實驗。NNSA的三大核武器國家實驗室已經在使用該系列實驗中前三次(2011年5月進行的SPE-1、2011年10月進行的SPE-2和2012年7月進行的SPE-3)的實驗數據。


美國空軍重新啟用5個核監測中隊

據UPI網站2015年10月23日報道,美國空軍25年來首次正式啟動了5個具有核監測功能的空軍中隊,這些部隊可能會調查朝鮮和伊朗。 空軍技術應用中心(AFTAC)由美國空軍作戰司令部運營,是“聯邦政府唯一從事檢測國外核爆炸並報告技術數據的組織”。


俄羅斯開始建設全球核預警系統

據sputniknews.com網站2015年8月19日報道,俄羅斯政府計劃2020年之前為俄羅斯的核安保建造全球覆蓋系統。自蘇聯解體後,核戰爭早期預警系統處於衰退狀態,許多衛星達到壽命期限,阿塞拜疆和烏克蘭的地面衛星接收站在租賃協議失效後不再工作。目前俄羅斯正在改造蘇聯時期的系統,計劃不僅使用地面雷達站和衛星,還有無人機。俄羅斯戰略導彈部隊已經成功發射了一枚搭載韓國衛星的RS-20B洲際彈道導彈。作為統一空間系統的一部分,俄羅斯還準備開始發射新的衛星,首次發射定於今年秋季。


  二、重大事件

(1)伊朗核問題達成“全面協議”
2015年7月14日,伊朗核問題六國(美國、英國、法國、俄羅斯、中國、德國)和伊朗就解決伊核問題的《聯合全面行動計劃》(簡稱“全面協議”)達成一致。2015年10月18日,“全面協議”如期生效。這標誌着長達12年的伊核問題談判取得歷史性突破。
“全面協議”的主要內容包括:
伊重申不尋求、開發或獲取任何核武器;伊在《不擴散核武器條約》相關規定下擁有和平利用核能的權利;
伊核材料生產能力將受限:降低鈾濃縮能力,消除鈈生產潛力
六國與伊在阿拉克重水堆改造、核燃料製造等領域開展合作;
伊接受保障監督和核查,核查人員可進入可疑地點;
聯合國、美國和歐盟將分步解除對伊經濟和金融制裁以及武器禁運。
12月15日,國際原子能機構(IAEA)宣布終止對伊朗秘密發展核武器指控的調查。
“全面協議”將伊核計劃重新納入國際核不擴散機制的正常管制,化解了伊可能生產軍用核材料、製造核武器或退出核不擴散機制的風險。成功說服伊放棄後處理能力、限制鈾濃縮能力,以及多方共同協商的談判模式,為談判解決其他重大國際核問題提供了示範。

(2)《不擴散核武器條約》第九次審議大會未達成最終文件
2015年4月27日至5月22日,《不擴散核武器條約》(NPT)第九次審議大會在紐約聯合國總部召開。大會審議了條約近5年來的執行情況,與會代表就條約的三大支柱(核裁軍、核不擴散以及和平利用核能)及其他問題進行了磋商,但因為以埃及為首的一些中東國家認為應該推動中東無核區的建立,而美國、加拿大、英國等西方國家反對,最終導致審議大會沒有達成成果性文件。
NPT第九次審議大會反映了當前國際核不擴散領域的最新態勢。一方面,NPT締約國對核裁軍立場各異,以澳大利亞、加拿大為首的無核武器國家大力推動核裁軍,但核武器國家強調應採取循序漸進的步驟;同時,在“五核國”內部也存在矛盾。另一方面,“禁試條約”生效與“禁產條約”啟動談判因各方訴求和立場存在巨大分歧而進展緩慢。 


 (3)美國與印度、以色列、韓國加強核能合作
2015年1月,奧巴馬行使行政權,取消美國對印度採購核材料的監督;美國不再堅持對印度實施超過或代替IAEA的核查,使兩國民用核合作取得突破性進展。
2015年10月,美國與以色列在民用核領域合作公開化,內容包括廣泛的民用核合作以及核材料交易。
2015年11月,美國與韓國簽署的《韓美原子能協定》修訂版正式生效。新協定的內容主要包括:經美國允許,韓國可以生產豐度20%以下的濃縮鈾;允許韓國開展干法後處理技術的初級研究;韓國的乏燃料在送往歐洲國家處理後,鈈以MOX燃料形式返還。美國此舉放鬆了對韓國發展核燃料循環技術的限制,有利於韓國核電的出口。
印度和以色列均不是NPT締約國,美國仍與其開展核能合作,引起國際社會關注。

(4)美國B61-12機載核航彈成功完成研製飛行試驗
2015年11月16日,美國宣布完成B61-12核航彈研製飛行試驗,標誌着“工程研製”階段的工作結束。
B61-12是美國最新研製的核航彈,將取代核武庫中的4種核彈(B61-3、4、7、10)。其主要特點是:爆炸當量可調(威力從300噸到5萬噸),集戰略戰術於一體;提升了打擊精度和載機生存能力;由於減少了型號類型,降低了裝備維護成本。該型核航彈於2010年開始研製,2012年進入工程研製階段,計劃2020年開始試生產。B61-12核航彈將成為美軍未來核武庫主戰裝備之一,並配裝北約組織盟國的戰機。
B61-12的研製體現了美國未來核武器更加安全可靠、更為靈活有效發展的新理念,必將提升美國與其盟國的核威懾能力。

(5)俄羅斯重申核威懾重要性,加快核裝備現代化
2015年,俄羅斯因克里米亞危機而遭到以美國為首西方國家的圍堵還未解除,又在中東地區與北約展開了博弈。俄在安全環境進一步惡化、軍事對峙愈演愈烈的形勢下,多次闡述核政策,強調戰略核威懾力量的遏製作用,並繼續推進核力量現代化。
1月,重啟核導彈列車項目,作為發射核彈的可移動平台,計劃2019年服役;4月,第二艘“北風之神”級核潛艇滿載16枚“布拉瓦”導彈正式服役;6月,宣布將增加40多枚具備先進突防能力的新型洲際導彈;12月,進行了罕見的陸基、海基、空基“三位一體”核力量聯合試驗,協調聯合指揮和協同作戰能力,美稱之為“攤牌行動”。
年底,普京兩周內三提強化發展核武器,表示“加強我們的核潛力,實施空間防禦計劃,所有‘三位一體’核力量都將配備新的核武器。”據俄國防部長稱,2015年俄“三位一體”戰略核力量現代化武器比例已達到55%。軍事專家認為,俄羅斯利用打擊敘利亞地區恐怖分子的契機,實際上演練了海基發射巡航導彈打擊陸上目標和戰略轟炸機實施遠程打擊的能力。

(6)美國推出多款創新型核聚變裝置設計
2014年10月至2015年8月,洛馬、波音和麻省理工學院先後發布創新型核聚變裝置設計方案,有望縮短核聚變能應用預期。
2014年10月15日,洛馬宣布,可儘快完成緊湊型磁約束聚變反應堆的設計、建造與測試,有望在十年內運行。該反應堆採用新型磁場設計,產生的磁場更強,等離子體約束性更好,核聚變反應效率更高,結構更緊湊。
2015年7月,波音獲得一項高效激光點火核聚變發動機設計專利,設計原理與火箭發動機相似。推進器的一端是一個半球形腔體,強大的自由電子激光束注入腔體後,聚焦在氘氚燃料上,引起核聚變反應,釋放能量,核聚變產生的物質通過噴射口噴出,產生推力。該方案還設計了自持供電方式。
2015年8月11日,麻省理工學院發布小型磁約束聚變反應堆設計,計劃10年內建成原型裝置並發電,電功率270兆瓦。核心是採用新型超導材料(稀土鋇銅氧化物)製作磁線圈,產生的磁場更強,能更好地約束等離子體,提高核聚變反應效率。

(7)俄羅斯新一代核能技術取得新進展
2015年7月21日,俄羅斯國家原子能公司宣布,已成功開發出一種“超純”鎳合金新材料,並利用這種新材料製造了首個VVER-TOI壓水堆“超強”壓力容器。這種鎳合金壓力容器由450噸材料整體鑄造而成,內側高6米、內徑4.5米。俄羅斯稱,該容器設計壽命可達到120年。
2015年9月,俄羅斯開始建造功率為150兆瓦、全球最大的多功能快中子研究堆,它可將新材料和燃料的研究時間縮短至原來的一半甚至三分之一,用於支持新燃料、新材料開發,開展反應堆物理和熱工水力研究,開展閉合燃料循環研究,發展同輻技術應用等。預計反應堆2020年投入運行。
2014年10月,俄羅斯國家原子能公司宣布,完成首批TVS-5混合氮化物燃料組件的反應堆輻照測試。2015年4月到8月,先後有9個混合氮化物燃料組件裝入BN-600鈉冷快堆,進行為期3年以上的輻照測試。與俄羅斯快堆使用的混合氧化物燃料相比,混合氮化物燃料在資源利用率、安全性和降低乏燃料後處理難度方面有優勢,目前處於工程研製階段,重點解決輻照腫脹率高、燃料元件易破損等問題。
鈉冷快堆及其燃料技術、VVER-TOI壓水堆都是俄羅斯發展新一代核能系統的關鍵技術與產品,這些技術的突破一方面為鈉冷快堆及其燃料的下一步開發打下基礎,促進閉合燃料循環的發展;另一方面將進一步推動更經濟、更高效的輕水反應堆技術發展,提高核能發電效率,促進VVER在世界核電市場的推廣應用。

(8)印度建設鈾濃縮工廠和第一座快堆乏燃料後處理廠
2015年8月,印度英•甘地原子能研究中心宣布,將啟動首座快堆乏燃料後處理廠的建設,對原型快堆乏燃料進行後處理。
該廠年處理能力在27噸乏燃料左右,目前處於場址準備階段,預計設施建設大約需要14.5億美元。該廠建成後,足以對原型快堆和計劃建造的另外兩座快堆的乏燃料進行後處理。
2015年12月,美國《外交政策》披露印度正在卡納塔克邦秘密建造軍事聯合體,其中包括工業規模鈾濃縮設施、核研究實驗室、武器和飛行試驗設施等,並推測2017年建成。報告指出,印度計劃在該場址從事熱核武器生產。
鈾濃縮、後處理是生產軍用核材料(武器級鈾、武器級鈈)的關鍵技術,印度持續開展相關研究並建設工業生產能力,將進一步夯實其核威懾力量。

(9)芬蘭頒發全球首個乏燃料地質處置庫建設許可證
2015年11月,芬蘭政府向波西瓦(Posiva)公司頒發許可證,允許該公司在埃烏拉約基場址建設一座乏燃料地質處置庫。這是全球頒發的首份乏燃料地質處置庫建設許可證,是世界高放廢物地質處置工作的一項里程碑式進展。
波西瓦公司將於2016年啟動處置庫建設,計劃2023年開始接收乏燃料。目前許可的容量為6500噸,準備提高到1.2萬噸。處置庫擬先將乏燃料裝入內襯鑄鐵架的銅製容器中,運到地下400米至450米深岩床的巷道內貯存,並在容器周圍填入膨潤粘土,最後回填密封巷道,這就形成了對乏燃料的多重保護屏障。
芬蘭乏燃料地質處置庫如按計劃建成,有望成為地質處置從概念研究、科學開發走向工程設計與實際應用的第一個實例。

(10)法國阿海琺集團嚴重虧損後重組
阿海琺(AREVA)是法國最大的國有核工業企業。2014年虧損48.34億歐元,自2011年福島核事故以來已累計虧損80億歐元。2014年,除核燃料循環前端外,核能業務的其他三個領域(鈾礦開採、反應堆製造與服務、核燃料循環後段)均虧損,原因包括工程管理不善導致核電建設拖期、戰略投資失誤導致投資難以收回以及國際市場需求疲軟導致訂單減少等。
2015年7月,法國電力公司和阿海琺集團簽署諒解備忘錄,同意收購阿海琺反應堆業務51%的股份,成為新成立的阿海琺核電合資公司(AREVA NP)的第一大股東。阿海琺將持有AREVA NP不超過25%的股份,剩餘24%的股份將對市場開放。重組後的阿海琺將主營核燃料循環業務。
此次重組可以讓阿海琺擺脫經濟困境,通過聚焦核心業務進一步拓展國際核燃料循環市場。而AREVA NP也可以整合優勢資源,以新的形象重新投入國際核電市場的競爭。

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