【圖片新聞】警告!潛藏在俄羅斯Kara海底的核潛艇生態環境危機

2021-02-09 MATLAB的科學與工程應用

在俄羅斯北部冰冷的海水中,廢棄的潛艇核反應堆躺在海底,有些仍然充滿了核燃料。持續的腐蝕讓海水侵蝕廢棄的鈾,導致放射性物質不受控制地釋放到北極,最終的爆發這只是時間問題。

幾十年來,蘇聯一直把荒涼的Kara海作為核廢料的傾倒地。數千噸的核材料,相當於廣島核輻射量的六倍半進入了海洋。水下核廢料場包括至少14個不需要的反應堆和一整艘癱瘓的潛艇,蘇聯認為核潛艇的退役過於危險和昂貴。今天,這種不負責的行為困擾著俄國人。由源源不斷海水腐蝕的潛艇反應堆可能會重新達到臨界狀態,噴出沸騰的放射性雲,可能會汙染當地的海洋種群,破壞豐富的漁場,汙染當地的石油勘探。

總部設在挪威的國際非營利環境組織Bellona Murmansk的負責人安德烈•佐洛特科夫(Andrey Zolotkov)說:「海水中放射性核素的擴散可能導致捕魚行為的限制。此外,還可能嚴重損害北海航道的發展計劃,船東將拒絕沿此航行。」

新聞機構已經找到了更可怕的術語來解釋這個問題。英國廣播公司(BBC)在2013年提出了對「核連鎖反應」的擔憂,而《衛報》則將這種情況形容為「一場等待發生的環境災難」。幾乎所有人都認為Kara海即將發生失控的核事件,但找回這些丟失已久的核定時炸彈卻是一項艱巨的挑戰。

考慮核潛艇的成本和複雜性,核潛艇的壽命很短。大約20-30年後,退化加上技術的飛躍,舊的核潛艇會不斷退役。首先,數十年的腐蝕和應力限制了老舊潛艇的安全潛水深度。隔音支架性能下降,軸承磨損,機械旋轉部件失去平衡,導致噪音信號更大,更容易被敵人跟蹤。

同時,新的潛艇融合了發電技術、冶金學、船型、低摩擦塗層和螺旋槳設計的最新進展,使得潛艇能夠更快、更安靜、更深地潛水,從而成為更致命的海底戰鬥艦艇。

蘇聯和俄羅斯在20世紀下半葉建造了世界上最大的核動力海軍,製造的原子能潛艇數量超過所有其他國家的總和。在20世紀90年代中期的軍事高峰時期,俄羅斯擁有245艘核動力潛艇,其中180艘配備了雙反應堆,91艘搭載了十幾枚或更多的遠程彈道飛彈,並裝有核彈頭。

蘇聯的第一艘核動力潛艇是K-3,這是北約代號為「十一月級」的第一艘核潛艇(蘇聯稱之為「鯨魚級」)。1958年7月4日,K-3原型機首次使用核動力航行。除了一艘11月14日的潛艇外,其他所有潛艇都搭載了雙VM-A水冷核反應堆,最後一艘核潛艇是實驗性的K-27,由一對VT-1液態金屬冷卻反應堆提供動力。

十一月級艦艇是頂級攻擊潛艇,設計用於使用強大的MG-200聲納系統定位水面艦艇和潛艇。一旦進入射程,十一月級將用533mm的SET-65或53-65K魚雷進行攻擊,每枚魚雷攜帶300公斤的炸藥。

1959年至1962年間,8艘hotel級潛艇加入了蘇聯艦隊,這些潛艇是為容納和發射彈道飛彈而建造的。雖然十一月級是蘇聯的獵手,hotel級潛艇是為了不被發現,使用一對加壓水冷反應堆巡航。一旦敵人的軍事基地或平民聚居地進入射程,一艘hotel級潛艇就可以發射一系列的R-13或R-21核飛彈,每一枚核彈的爆炸威力都達到80千噸。根據《原子科學家公報》,在曼哈頓市中心發生如此規模的襲擊,可能會造成200多萬人死亡。死亡人數將擴大到皇后區、布魯克林和新澤西州哈德遜河以西的部分地區。

Echo級蘇聯核潛艇於1960年出海,擁有兩個水冷反應堆,攜帶常規和核巡航飛彈以及一系列魚雷。蘇聯製造的5艘「Echo」級裝備有6枚P-5渦輪噴氣動力巡航飛彈,後來又製造了29艘「Echo」級II,專門裝備了反艦飛彈,意在壓制美國航空母艦。

蘇聯的大多數核潛艇都是由總部位於西北部港口城市摩爾曼斯克的北方艦隊使用的。北方艦隊基地位於Kara海傾倒區以西約900公裡處。第二個稍微小一點的蘇聯潛艇力量是太平洋艦隊,駐紮在俄羅斯東海岸的符拉迪沃斯託克及其周圍。另外一些蘇聯時期的潛艇從波羅的海和黑海的基地起航。

到了20世紀80年代中期,這些核潛艇的使用壽命已經接近尾聲。從1987年開始,最古老的Echo級離開艦隊退役,十一月級攻擊潛艇隨後在1988年退役。但這些潛艇的處置比以往的常規艦艇帶來了更多的問題。在船員們將潛艇拆開之前,潛艇的反應堆和相關的放射性物質必須被移除,而蘇聯人並不是總是這樣做的

封存的核潛艇甚至在報廢之前就有可能造成災難。1995年10月,12艘退役的蘇聯潛艇在摩爾曼斯克等待處理,每艘潛艇上都有燃料電池、反應堆和核廢料。當囊中羞澀的俄羅斯軍方數月沒有支付基地的電費時,當地電力公司關閉了基地的電力供應,使得潛艇面臨被熔毀的風險。軍方工作人員不得不用槍口威脅工廠工人,說服他們恢復供電。

報廢過程始於從反應堆堆芯中提取容器的乏核燃料。事實上,危險已經迫在眉睫:1985年,一艘維克多級潛艇在卸油過程中發生爆炸,造成10名工人死亡,放射性物質噴向空中和海洋。經過專門訓練的小組必須將反應堆燃料棒從潛艇的反應堆堆芯中分離出來,然後將燃料棒密封在鋼製容器中以便運輸和儲存(至少,在運輸和儲存充足的情況下,他們應該將燃料棒密封起來。蘇聯只有五輛能夠安全運輸放射性貨物的軌道車,它們的儲存地點在大小和適用性上有很大的差異)。造船廠的工作人員隨後從潛艇上取出可打撈的設備,並拆卸該船的常規武器和核武器系統。在深入發射艙銷毀飛彈燃料系統和發動機之前,機組人員必須從武器中提取並隔離核彈頭。

當處理該船的反應堆時,船員們在潛艇的船體上切下垂直的剖面,並將單個或雙反應堆隔室連同一個額外的隔室前後切成一個巨大的圓柱形塊。經過密封后,這個密封鋼瓶可以漂浮幾個月甚至幾年,然後再被吊到駁船上,送往長期儲存設施。

但在冷戰期間,蘇聯的核儲存通常意味著一項深海傾倒工作。北方艦隊船隻上的至少14個反應堆被丟棄在Kara海。有時,蘇聯人會事先跳過拆除燃料的步驟,在核反應堆高放射性燃料棒完好無損的情況下棄核。

據說,北方艦隊還丟棄了1.7萬個危險的核材料貨櫃,故意擊沉了19艘裝滿放射性廢料的船隻,以及735件受汙染的重型機械。更多的低放射性廢液被直接倒入冰冷的海水中

最令人震驚和危險的處置行動之一是K-27,這是一艘十一月實驗級潛艇,有兩個液態金屬冷卻反應堆。1968年在海上時,K-27上的一個反應堆發生洩漏和部分熔毀。輻射造成9名船員死亡,83人患病。K-27一瘸一拐地返回港口,但經過多年的分析,海軍認為已經無法挽救。1981年,拖船將K-27拖入Kara號並擊沉了它,把所有的燃料、反應堆和其他廢物都送到了海底。核專家建議將核材料安全下沉至少3000米,而K-27位於50米的海水處

2012年,挪威/俄羅斯對K-27殘骸的聯合檢查顯示,情況幾乎沒有惡化,但海軍專家認為,潛艇可能只會完整保持到2032年。

另一艘潛艇可能更容易發生放射性洩漏。K-159是十一月級的另一艘潛艇,1965年發生了放射性排放事故,但仍然服役至1989年。在經歷了14年的貯存期後,2003年的一場風暴在一次運輸作業中把K-159從浮筒上刮下來,這艘破舊的核潛艇墜入巴倫支海的海底,造成9名船員死亡。沉船的深度約為250米,所有的核燃料反應堆都沒有進行任何保護處理

俄羅斯已宣布計劃提高K-27、K-159和其他四個在北極丟棄的危險反應堆處理預算。截至2020年3月,俄羅斯當局估計恢復處理工作的成本約為3.3億美元

第一個目標是K-159。但將沉入海底的潛艇吊回水面需要一艘專門建造的回收船,目前還沒有這樣的船隻。該船的設計和建造計劃於2021年開始,2026年底完成。現在,為了避免水下車諾比事故,俄國人開始了一場可怕的競賽,以對抗Kara海底潛在的核夢魘。

K-159核潛艇在2003年的一次運輸過程中造成9名船員死亡。

俄羅斯第一艘核潛艇K-3

K-3核潛艇停泊在摩爾曼斯克附近的內爾帕造船廠

2012年K-27潛艇殘骸

K-159上10名船員中有9人在運輸作業中死亡

K-159在2003年拖航期間固定在浮筒上

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