书城科普读物百科知识-科学百科-核能史话(科普新课堂)
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第18章 核潜艇与贫铀弹(2)

法国认为海上核力量在整个核力量中占有首要地位。法国还坚持独立自主的战略思想,依靠本国的技术,独立地进行核战略装备。尽管法国于20世纪60年代初期才开始研制核潜艇,晚于美苏等国,但由于本国有较强的船舶工业基础,于1971年就研制成功了第一艘“无畏”号弹道导弹核潜艇。70年代中期以来,法国加快了海军武器装备的步伐,1974~1985年就装备了5艘“不屈”级战略核潜艇。近年来,法国官方进一步明确海基战略核力量是法国的惟一支柱。法国政府于1994年颁布《国防问题白皮书》,1996年7月颁布《1997—2000年军事建设规划》等一系列文件和法令,已经决定取消陆基核力量(拆除S3陆基弹道导弹),撤销空中核力量(取消幻影-4P战略轰炸机携带ASMP核导弹的战斗任务),坚持进一步发展弹道导弹核潜艇。

1998年以前,法国曾建成了3代共7艘弹道导弹核潜艇。1971年建造的第一代“无畏”号已于1991年退役。70年代到80年代所建造的第二代“不屈”级5艘核潜艇中有2艘已于1997-1998年初提前退役。到目前为止,法国在役的弹道导弹核潜艇只有4艘,其中3艘是第二代“不屈”

级,1艘是第三代“凯旋”号。目前补充舰队用的第三代“凯旋”级后继艇有2艘(“勇猛”号和“警醒”号)正在建造中,属于迄今核潜艇中现代化技术水平最高的核潜艇,其先进性能体现了法国掌握高科技成果的一个侧面。

法国核潜艇的特点,一是独立自主、自力更生研制核动力装置,没有得到美英等国的技术援助;二是创新使用了一体化压水堆方案,并获得了很大的成功,自然循环能力高达60%,结构紧凑,安金可靠,噪音低;三是反应堆堆芯寿命长,据报道可长达25年,基本上与艇同寿命,从而提高在航率,增加安全可靠性;四是潜艇的核推进系统一律采用电力推进,是降低噪音的主要措施之一。

资料表明,当今世界潜艇核动力装置的发展已经进入了相对停滞期,在可以预见的将来,人们很难期望潜艇核反应堆以及有关推进装置会有什么突破性的进展。综合半个世纪潜艇核动力的发展以及世界各国正在开展新一代潜艇反应堆的研究,可以明显地看出,今后潜艇核反应堆研究的发展趋势有下述几个方面:

一是压水堆仍然是新建核潜艇动力装置的首选堆型,而且可能在今后5~10年内新建的潜艇核动力装置着重应用在小型核潜艇中,核动力的功率不会再出现进一步增加的倾向。近些年来,国外潜艇核动力堆向大功率方向发展。为提高核潜艇的作战能力,国外曾着重提高核潜艇的单堆功率,以增大航速。美国于1995年5月服役的排水量为9150吨的“海狼”级单堆轴功率达44兆瓦(6万马力),比“洛杉矶”

级的267兆瓦(35万马力)增加了70%,使航速达到35节以上。根据近代海军的技战术要求,攻击型核潜艇的航速应不低于30节,弹道导弹核潜艇的航速应不低于25节。当今在役核潜艇的单堆功率规模已经相当可观,据分析不会再继续增加了。

二是继续研究增强核潜艇的安静性,提高隐身性。影响潜艇隐蔽性的最主要因素是噪音水平。俄罗斯及法国的核潜艇反应堆结构已采用或计划采用一体化布置,可降低回路压降,提高自然循环能力,在主泵停止转动时也能使反应堆发出一定功率。美国“三叉戟”级攻击型核潜艇依靠自然循环可发出30%的额定功率,法国“红宝石”攻击型核潜艇一体化压水堆在停泵情况下可发出60%的额定功率,俄罗斯ABV-6和ABV-6Y全自然循环核潜艇压水堆采用一体化布置,提高了水下安静航行能力。美国“海狼”级核潜艇依靠反应堆自然循环能获得20节的战术机动航速。美国和法国的先进核潜艇以电力推进系统来代替齿轮减速装置,这些也是提高安静性和隐身性的重要技术措施。据悉,美国“海狼”级核潜艇噪音水平能降至90~100分贝。(第一代核潜艇的噪音为160分贝),这一数字低于海洋的背景噪音。继续增强核潜艇的安静性仍然是重要的研究课题。另外,美国也在开展潜艇磁流体动力推进系统方面的基础研究工作,以替代目前噪音较大的螺旋桨、齿轮和推进轴,可大大降低潜艇的噪音。

三是提高反应堆的安全可靠性,继续积极提高自然循环能力。核动力装置的安全可靠性取决于反应堆的安全可靠性。因此,需要进一步研究两个方面:第一,能够排除全工况主泵断电常发事故,提高反应堆的固有安全性,有关设备部件的工程设计和材料选择,要有足够的安全设计裕度和质量控制、检查方法;第二,继续提高一回路自然循环能力,以提高反应堆固有安全性及在断电故障情况下能带走停堆期间的衰变热,进一步消除主泵噪音源。

四是延长堆芯寿期,提高在航率。通常国外核潜艇服役年限平均为20~25年。美国海军第一个堆芯寿期仅为2年,续航能力只有6万公里。美国的S6G和S8G核潜艇堆芯换料周期可达10~13年,续航能力为40~100万英里。法国的CAS-48和K-15一体化布置的反应堆寿期可达25年,基本上与艇体同寿命。长寿命堆芯减少了艇的换料次数,或无需换料,从而提高在航率,使每年实际投入使用的艇数增多。

五是在潜艇压水堆布置方面,一体化布置是发展方向。

一体化压水堆适合于军用舰船,它具有简化系统、减少管线阀门、体积小、重量轻、自然循环能力高、固有安全性好和艇的隐蔽性好等优点。一体化布置的压水堆已经引起一些国家的浓厚兴趣,它已经成为今后一些国家改进舰艇核动力装置的研究发展方向。

六是不断提高自动化水平。核动力装置的体积和重量约占核潜艇体积和重量的40%~50%。核动力装置不断提高自动化水平的主要标志是:大量采用微型与小型计算机,对反应堆控制中的信息进行综合处理和综合显示,快速指明异常工况的先兆,及时采取有效措施,防止事故的发生并缩小事故的范围。

贫铀弹的发展历程

以美国为首的北约曾在南联盟科索沃地区使用贫铀弹,由此引发的风波愈演愈烈。最近,一些在波黑和科索沃执行维和任务的欧盟国家士兵罹患怪病,人们将这种怪病称为“巴尔干综合征”。其具体症状表现为头痛、精神恍惚、失眠等,严重的表现为癌症或白血病,其病因不详,但被疑为与贫铀弹残留辐射有关。最早发现这一病症的是意大利。1999年下半年,3名曾在巴尔干服役的退役意大利士兵先后患上白血病。意大利已发现了大约30宗类似病例,其中12名士兵身患癌症,7人死亡。继意大利之后,法国也发现了4名患有白血病的老兵。越来越多的事实表明,遭受贫铀弹伤害的不仅仅是在科索沃地区的西方维和部队人员,南联盟人民更是深受其害。此前,西方国家在海湾战争期间使用贫铀弹也给伊拉克人民带来了深重的灾难。

铀是存在于自然界的一种稀有元素——贫铀,也称贫化铀,是从天然铀中提取供核武器装料或核反应堆核燃料用的铀-235后的废料,因其主要成分是具有低水平放射性的铀-238(998%)和铀-235(02%),故称贫铀,其密度是187克/立方厘米,是钢密度的25倍,铅密度的15倍。贫铀的放射性是天然铀的60%和浓缩铀的l/115。贫铀弹则是以贫铀为主要原料制成的导弹、航空炸弹、坦克炮和航空炮弹、子弹等。

自从核武器问世以来,如何处理“核废料”一直是一件令人头痛的事情。这些“核废料”不仅数量极大(估计全世界贫铀存量超过50万吨),处理技术复杂,而且其放射性还会对人体产生危害。利用贫铀来制造贫铀弹,不仅使这些“核废料”得到充分利用,而且贫铀合金密度大、硬度高、韧性好等特性又得到充分发挥,爆炸时产生高温化学反应,用来摧毁坚固建筑物或攻击坦克等装甲目标。20世纪50年代末到60年代初,美国开始用贫铀合金制造常规武器弹药,先后发展了20毫米、25毫米、30毫米、105毫米和120毫米等多种贫铀穿甲弹和破甲弹。随后,英国、法国、以色列等国也开始研制贫铀弹并开始装备部队。这种武器有如下主要性能:

一是穿透能力极强。贫铀所具有的高密度、高强度等特点,使其成为制造动能穿甲武器的理想材料。因此,贫铀被广泛地用来制造穿甲弹和钻地弹,用于摧毁坚固目标。例如,在海湾战争中,美陆军和海军陆战队的艾布拉姆斯MlAl和M60坦克以及美军A-10攻击机发射的贫轴穿甲弹,使伊拉克的大批装甲目标轻易地被击毁。即使是性能先进的T-72坦克,在贫铀穿甲弹的打击下,也显得十分脆弱。由于贫铀弹在海湾战争中的出色表现,美军随后对“战斧”巡航导弹的鼻锥体改用贫铀合金材料,以提高其穿透能力。1997年美军部署的新式钻地核弹1361-11,就使用了贫铀制成的针形弹壳,从而使核弹能钻入地面50英尺的深度再发生爆炸,使任何坚固的地下工事都难承受它的一击。

二是可燃性。贫铀弹爆炸后形成的贫铀微粒与空气接触或与装甲等坚硬的物质撞击时,会产生自燃,容易引燃遭袭车(船)内的燃油和引爆弹药。

三是持续伤害性。由于贫铀具有一定的放射性,在其蜕变过程中,会放出α、β、γ射线,对人体构成放射性伤害。

同时,贫铀也是一种重金属毒物,如果进入人体,它能影响人体的新陈代谢进程,尤其是对肾脏的损伤较为显著。海湾战争中,美国在伊拉克南部地区使用了300吨贫铀弹药,数年后,伊拉克南部地区出现了许多以前无人知晓的病例,出生的婴儿中先天性畸形率大幅上升,以前该地区从未有人患过的癌症也大量出现。为此,伊拉克于1998年11月28日召开了关于贫铀弹药造成影响的会议。会后,伊拉克科学家向国际社会发出呼吁,敦促国际社会禁止使用贫铀弹药。

据称,美军在海湾战争中共发射了4200多枚贫铀弹,摧毁了伊军数百辆坦克。在1999年科索沃战争中,贫铀弹再次被大规模用于战场,以美国为首的北约向科索沃战场共发射了31000多枚贫铀弹。两次战争中贫铀弹的使用及其给人类带来的严重后果,引起了世人的高度关注。

贫铀弹对人体和环境究竟有多大危害,至今还缺乏系统研究。但铀是一种毒性很强的放射性物质,它既有辐射毒性,又有化学毒性。虽然天然铀分布于地壳之中,但由于其含量很微小,一般不会对人体造成危害。然而,贫铀弹在爆炸过程中的高温高压作用下,会造成被炸的局部地区铀浓度骤然升高,会形成高度分散的放射性微粒和气溶胶:它可以通过呼吸进入人体,也可以逐渐沉降至地表,进入水和土壤,通过作物和水产品等食物链进入人体。通过呼吸进入人体的铀,可沉积于肺部,诱发肺癌;通过食物进入人体的铀,主要滞留于肾、肝和骨髓中而引起病变。

面对贫铀弹存在核辐射污染的指责,美国一直予以否认。然而,法国两家著名的科学杂志在经过周密的调查后指出,贫铀弹会造成核污染,这一事实美国在研制贫铀武器伊始就已经知道。

人类开始研制核武器始于1943年。随着研制工作的展开,原子武器将对人类产生的核污染前景一天比一天明显。