位于俄羅斯歐洲部分的遙遠的北方城市——北德文斯克市是俄羅斯核艦船建造的搖籃。而位于該市的北方機械制造企業生產聯合體(Sevmash)半個世紀以來建造了大約165艘潛艇。其中,128艘是核潛艇。
這些潛艇中的很多都在北德文斯克結束了自己的一生。在毗鄰Sevmash的“小星星”(Zvezdochka)船舶維修中心企業44艘核潛艇被處置。從工程的角度來看,核動力水面艦艇和核潛艇的處置(拆解)操作是一項獨立的、復雜的工作。目前,俄羅斯缺乏從事該項工作的大量企業。
初始情況
20世紀80年代末期及90年代,俄羅斯開始大規模退役核潛艇、核技術服務船(SATO)和維修基礎設施。其主要原因是服役到期以及俄羅斯聯邦履行國際協議義務的需要。蘇聯時期建造了249艘核潛艇,其中206艘已退役。
自1993年以來,與核潛艇處置有關的系列問題已轉移到俄聯邦安全理事會下屬的生態安全部門間委員會(IAC)的管轄范圍內。1993年11月,在IAC的一次會議上,審議了“確保放射性廢物管理中的生態安全”問題。IAC支持成立政府委員會以全面解決放射性廢物問題(11.11.93г.№1026號決議)。1995年,俄羅斯聯邦發布“關于采取額外措施確保從海軍退役核潛艇的全面處置工作” 的總統令(28.07.95г.№767s),但由于資金不足,該問題的解決方案未見起色。1996年,俄羅斯聯邦政府通過了“關于俄海軍退役核潛艇及艦船、俄聯邦交通部核動力船舶的全面處置保障措施”決議(25.03.96г.№344-24),但即使做出這個決定,由于資金不足,情況也沒有改變。
1997年,有122艘核潛艇等待處置,處于停航狀態,其中105艘核潛艇未卸載反應區(核芯)保持漂浮。由于物理磨損,30多艘裝有核燃料的退役核潛艇失去了主壓載艙的密封性,并有發生輻射事故的危險。
到1998年,修船廠和造船廠每年處置的核潛艇不超過3~4艘。這導致要在這些地點處置的核潛艇迅速堆積。根據俄羅斯聯邦國家安全概念,加快海軍退役核潛艇處置速度是國家在生態領域的優先活動。
俄羅斯聯邦政府在1998年5月28日第518號(28.05.98г.№518)決議中指定俄羅斯聯邦原子能部(Minatom)為國家客戶協調員,負責核潛艇全面處置工作,并宣布俄羅斯國防部不再執行此方面的功能。
這項工作在“2011~2015年和2020年前核系統武器及軍事裝備的工業處置”,2011~2015年和2020年前核潛艇、核動力水面艦艇、核技術服務船及輻射危險設施恢復子計劃”聯邦目標計劃框架內實施。
20世紀90年代后期存在的主要問題:
核潛艇處置(拆解)技術
俄羅斯各工廠使用的核潛艇處置技術是將反應堆裝置切割成三艙段(反應堆艙段和兩個提供浮力的相鄰艙段),并準備(密封)以備后續臨時儲存漂浮。隨后,將反應堆單艙段從三艙段中劃分出,將其放置在賽達灣(西北地區)和拉茲博伊尼克灣(濱海邊疆區)的長期儲存設施中進行貯存。
處置現狀
在2020年11月17~18日舉行的第九界“2010~2020年核潛艇綜合處置聯邦目標計劃實施結果及改善俄羅斯西北部核和輻射安全的國際合作結果”信息研討會上,俄羅斯原子能國家集團(Rosatom)的核潛艇綜合處置項目辦公室負責人阿納托利·扎哈切夫(Anatoly Zakharchev)發表了一份關于“2010~2020年核潛艇綜合處置聯邦目標計劃實施結果及俄羅斯西北部輻射危險設施的恢復”的報告。報告指出,在規定時期內,在此方向上已經取得了以下成果:
拆解了9艘核潛艇、1艘安裝核動力裝置(NPP)的水面艦艇、11艘核技術服務船(SATO);
153個以前拆解的核潛艇反應堆艙準備放置長期儲存,9個SATO船體塊放置在長期儲存設施中;
采取措施延長25個待拆解物體的漂浮期限;
處理超過25噸的乏核燃料(SNF),處理超過6500立方米的液體放射性廢物(LRW),處理超過10000立方米的固體放射性廢物(SRW);
計劃的12座基本建設設施中的11座投產,開發了2座輻射危險設施的恢復項目。
圖表:海軍艦隊退役(綠色)及未處置(黃色)核潛艇的相互關系
在整個計劃期間,總共有206艘核潛艇從海軍退役,其中199艘被拆解(處置)。共有189艘單艙反應堆艙單元貯存在長期儲存設施中,9艘在水面漂浮或等待切割,其中包括兩艘核動力水面艦艇。堪察加半島、濱海邊疆區的核潛艇的SNF和格列米哈北方艦隊基地的水慢化反應堆的SNF已經完全卸除,安德烈耶瓦灣(Andreeva Bay)的SNF和格列米哈北方艦隊基地的液態金屬反應堆的SNF的卸除工作仍在繼續。阿納托利·扎哈切夫(Anatoly Zakharchev)表示,根據上述執行情況的結果來看,已經實現了整個計劃期間的所有目標。
俄羅斯國家原子能集團公司(Rosatom)的國際技術支持項目負責人阿納托利·格里克利耶夫(Anatoly Grigoriev)發表了題為“消除核遺產問題的國際合作成果”的報告。該報告提及了20世紀90年代末及21世紀初面臨的“核遺產”問題以及八國集團在2002年6月加拿大卡那那斯基斯八國首腦會議上同意撥款2000萬美元用于俄羅斯西北部地區的核遺產對象具體恢復項目的實施,包括拆解核潛艇,并回顧了各國在該方面的貢獻:
在美國的支持下,拆解了34艘核潛艇,開展了放射性同位素熱電發電機(RTG)的退役工作,建立了對象物理防護系統;
在法國的支持下,實現了格列米哈的工作,進行了對RTG的處置等;
在英國的支持下,拆解了5艘核潛艇,提供了針對安德烈耶瓦灣的可再處理乏核燃料的處理設備和“洛塔”浮動技術基地的不可再處理乏核燃料的處理設備,在輻射危險對象上安裝物理防護設備;
在德國的支持下,摩爾曼斯克州賽達灣反應堆艙長期儲存設施的建設工作被完成,放射性廢物(RAO)處理和儲存區域中心的建設正在進行中,賽達灣地區的水域已完成清理,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠安裝了基礎設施,用于SNF處理和將反應堆艙室運輸到俄羅斯遠東放射性廢物管理中心(DalRAO)的設備也已被交付;
在意大利的支持下,拆解了6艘核潛艇,在安德烈耶瓦灣建造了放射性廢物管理綜合體,還建造了運輸乏核燃料的“羅西塔”號集裝箱船、“羅馬-莫斯科”號拖船和運輸大噸位設施的浮船塢;
在日本的支持下,拆解了6艘核潛艇,交付了用于處理反應堆艙室的2臺起重機、一座浮船塢和1艘拖船;建造了反應堆艙室的噴漆車間,并為區域中心購買了必要的設備;
在挪威的支持下,拆解了5艘核潛艇,提供了用于運輸位于安德烈耶瓦灣的乏核燃料的設備,并對該海灣的乏核燃料進行了運送,在北部和波羅的海進行了RTG的拆解工作;
在瑞典的支持下,已準備在安德烈耶瓦灣和格列米哈建立放射性廢物管理設施。
西北放射性廢物管理中心(SevRAO)的格列米哈分部
199艘被拆解的核潛艇中共有130艘是由俄羅斯出資拆解的,其余的則是在援助國的支持下完成處置的,它們的參與使得拆解時間縮短了3倍。2004年至2020年期間,北極累計放射性總量從1110萬居里減少到509萬居里,運送進行再處理的乏核燃料各組成如下:98.5%的乏核燃料來自核潛艇的核反應堆;97%的乏核燃料來自“列譜謝”號(Lepse)水上技術基地儲存庫;37%的乏核燃料來自安德烈耶瓦灣的儲存庫;72%的乏核燃料來自格列米哈的儲存庫。
核潛艇、核動力水面核艦艇和核技術服務船的拆解(處置)概念涉及從運輸到處置場,再到形成單艙單元,用于在長期儲存點進行存儲。這些工作由俄羅斯聯合造船集團公司(USC)下屬的北方機械制造企業生產聯合體(Sevmash)、“奧涅加”(Onega)科研設計技術局、“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠、“小星星”(Zvezdochka)船舶維修中心及10號船舶維修廠企業進行。“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠是其中具有代表性的企業。因此,根據1992年8月31日俄羅斯聯邦政府第644-47C號法令,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠被指定為科拉半島退役核潛艇處置的主要企業。早在1994年,在“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠就進行了首批核潛艇處置試點工作,并形成了漂浮單元。這些處置工作各階段如下:
1、 2002年,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠對“庫爾斯克”核潛艇巡洋艦進行了綜合拆解,同時制定了基本思路并開展了轉移,將核潛艇從船塢轉移到另一個船塢,卸載事故保護系統,在有蓋船臺的條件下,卸載乏核燃料。
2、2007年,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠率先在俄羅斯實施了“維克多”級多用途核潛艇綜合拆解項目,切割出單室反應堆艙單元并進行長期儲存,繞過反應堆艙單元漂浮的中間臨時儲存階段。
3、2007~2012年,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠開展了“阿爾法”級鈦核潛艇的處置工作,切割出帶有液態金屬冷卻劑(LMC)的核潛艇反應堆艙單元,包括那些帶有事故燃料的核潛艇。
4、自 2007 年以來,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠一直在開展業務,使用 PD-42 運輸船塢將切割的反應堆艙單元(一次最多 7 塊)從 Nerpa船臺轉移到賽達灣放射性廢物長期存儲場。
5、2012~2013年,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠首次完成了“奧斯卡-II”級核潛艇的綜合拆解項目。該項目的獨特之處在于,由于潛艇的重量超過了船塢的承載能力,因此需要將核潛艇卸下浮在水面。
6、2016年,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠首次開展了712號(“阿庫拉”級)六室單元的處置工作,切割出兩塊三室反應堆艙。
7、處置“列譜謝”號(Lepse)水上技術基地,它是俄羅斯最具核危害性的漂浮設施之一,其處置是一項受到國際社會高度關注的獨特項目。“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠在世界實踐中首次開展了一艘裝有乏核燃料的核技術服務船的拆解工作。作為處置的結果,形成了兩個拆解塊包裝(帶有液體放射性廢物(LRW)貯存罐的船尾包裝和一個帶有 SNF 的船頭包裝)。
8、卸載了破冰船“北極”號(2018-2020)和“西伯利亞”(2016-2018)號的核動力裝置(NPP)和生物保護結構單元。核動力裝置被密封打包,然后轉移到賽達灣放射性廢物長期存儲場中儲存。
到2020年,該工廠已完全拆解:46艘不同項目及改型的核潛艇(其中,32艘核潛艇切割成三艙室,14艘核潛艇切割成單艙室),9艘漂浮多艙段核潛艇(切割成單艙室);3艘六艙段核潛艇(切割成6個單艙);50塊以前拆解的核潛艇的漂浮單元(單艙室單元)。該工廠已經完成77個來自先前拆解的核潛艇的反應堆艙室的單艙室單元的切割并將其轉移到賽達灣放射性廢物長期存儲場中儲存,其中29個單元是在與外國客戶簽訂的合同的框架下實施的。
2028 年前,“涅爾帕”(Nerpa)船舶維修廠計劃實施以下活動:
提供“列譜謝”號(Lepse)水上技術基地的SNF卸載工作;
處置一個六室單元,形成兩個單室單元;
與俄羅斯聯邦生態運營商(Rosfeo)西北放射性廢物管理中心(SevRAO)分支機構合作完成反應堆艙的拆解工作;
處置海軍3艘核技術服務船;
處置核動力破冰船,卸載核動力裝置(2臺);
處置核潛艇(6艘);
在歐盟委員會№ INSC/2013/MC/04/13的國際項目框架內處置淹沒在北極海域的輻射危險物(6個單位)。