王昱
說到和平利用核能,人們大多想到的還是核電站、放射性治療或是研發(fā)中的熱核聚變裝置。雖然談到核武器給人的印象,“核平”的成分恐怕要遠高于和平,但可以帶來毀滅的核武器也的確能被和平利用。
顯然,需要先有核武器才有可能和平利用核武器,而上世紀只有美蘇龐大的核武庫才能支持這些瘋狂的計劃。在美國,和平利用核武器大多被稱為“犁頭計劃”,總共進行了31次,大部分是測試和平利用核武器的可能性,真正實際應用的次數寥寥。相比之下,前蘇聯在這方面要激進得多。前蘇聯用“國民經濟核爆炸”指代和平利用核武器,總共進行124次,引爆了128枚核武器。前蘇聯大規(guī)模和平利用核武器進行建設,甚至到1988年還有和平使用核武器的記錄。
前蘇聯和平使用核武器最著名的案例,可能就是建造恰剛人工湖了。1965年1月15日,蘇聯在地下178米處引爆了14萬噸TNT當量的核彈。在高達4800米的爆炸煙塵散去后,地面上出現了一個100米深、直徑430米的漏斗形水庫。漏斗形水庫庫容640萬立方米,而由此擴建成的人工湖庫容1700萬立方米。
由于14萬噸TNT當量中的94%都由聚變實現,恰剛人工湖的輻射較小。爆炸一晝夜后人工湖沿岸土脊上輻射強度為20~30倫琴/時,不過很快降低到1毫倫琴/時以下,不久就低于天然本底水平。不過爆炸時的煙塵使得20%的放射性產物帶進了大氣,在日本也檢測到一些。但由于上世紀60年代美蘇都在大量進行核試驗,造成的污染遠高于此次爆炸,這些污染也就沒有被過多關注。
雖然根據測試數據,恰剛人工湖已經安全了,但人們對核輻射的擔憂還是很難消除。為了證明工程質量和安全性,當時前蘇聯原子能部部長葉菲姆·帕夫洛維奇·斯拉夫斯基第一個跳進湖中游泳。
不過在更多情況下,在接近地表處用核武器進行爆破,還是使用輻射、成本更低的小當量核武器效果更好。而由于小當量核武器體積很小,能量集中,爆破效果也很好。1984年,前蘇聯將兩個1800噸TNT當量的核彈頭相距75米組合爆炸,粉碎了50×125×90米的礦段,粉碎礦石數量超過155萬噸。
除了把大塊巖石炸開,核武器對于把巖石“炸回去”也有不小的功用。烏爾塔-布拉克氣田的鉆探進行到2450米處時,遇到異常高壓的氣層,燃氣噴出并不斷燃燒。在常規(guī)方式嘗試失敗后,前蘇聯原子能部和地質部聯合推出了核彈滅火方案。他們在1966年打了一口斜井,并在1532米深處安放了一顆3萬噸當量的核彈,距離事故井筒35米左右。當年9月30日,核彈起爆,封堵住原來泄露的燃氣井筒。起爆后23秒,燃氣就完全停止溢出,火也就滅了。因為核彈全程都在地下,后續(xù)開采沒有出現放射性污染。
在地下爆炸時,受核爆時的高溫高壓影響,核武器炸出的空腔周圍變成了玻璃體。這樣的空腔甚至具有氣密性,能承受千萬個大氣壓的氣體,是儲藏油氣資源的良好容器。在地下深處產生的空腔,還能用來掩埋污水、儲藏核廢料。
除此之外,核武器在前蘇聯手上的用途還有很多。前蘇聯甚至在1970年向國際原子能機構提交了一份報告,報告包括了建造水庫、開鑿運河、尋找地下礦藏、增產石油天然氣、在含鹽地層中的核爆實驗、制造地下儲藏空間和地下礦層開采這七個方面的應用。在每個方面,前蘇聯都論證了和平使用核武器的經濟效益,表明和平使用核武器安全可控、收益巨大。
實際進行的工程已經讓人目瞪口呆,設想中利用核武器的方案自然更加天馬行空。前蘇聯曾經想過“核電”,當然不是傳統的可控核裂變,而是用氫彈爆炸時產生的能量,跳過托卡馬克實現核聚變發(fā)電。
俄羅斯技術物理研究院在1997年出版了《核爆氘能能源學》,在書中他們認真分析了爆炸燃燒鍋爐方案的可行性。在山體中挖出一個空腔,在其中引爆氫彈,將熱量轉移出來用來發(fā)電。這樣一來核電站里最需要的不再是稀有的鈾礦,而是大海中取之不盡用之不竭的氘,和廣泛分布的鋰。
除了在戰(zhàn)爭時用核武器摧毀敵人,在和平年代,人們也提出過用它來銷毀危險武器的設想。俄羅斯科學家曾估計,銷毀前蘇聯整裝的化學武器(含有毒物質約4萬噸),最廉價的辦法還是約30次地下15萬噸核爆;而核武器本身甚至也可能用于和平銷毀核武器。有毒物質和放射性物質都能被固化在地下深層巖體中,避免對地表的污染。
1995年,我國何祚庥院士曾在《中國科學報》上建議,在雅魯藏布江大峽谷邊上,用核彈在山中開鑿40公里的隧道,將江水引向墨脫縣。這其中高度差達到2500米,如果成功,發(fā)電量將遠超三峽水電站,但后來因為國際形勢擱置了。
但核武器畢竟還是核武器,沒人能保證它100%安全。美國也曾進行過和平使用核武器的試驗,卻造成了大量放射性污染。1962年7月,美國能源部在內華達試驗場進行了“薩當實驗”,104萬噸TNT當量的核彈頭被塞入地下194米處,炸出了一個深100米,直徑390米的彈坑。但爆炸當量中有30%都由裂變組成,由此產生了大量放射性污染,這是美國本土進行的核試驗中,輻射最強的一次。
而前蘇聯解體后,1996年聯合國通過了《全面禁止核試驗條約》,和平使用核武器的提案也都就此被擱置了。
前一段時間還傳出了俄羅斯提議向福島核電站使用氫彈的謠言,目前沒有任何可靠來源消息表明俄羅斯曾這樣提議。并且,簡單直接地向福島核電站使用氫彈,只會加劇核污染物質的擴散,甚至產生更多放射性污染。
和平使用核武器的設想終究是被擱置了。由于極高的能量釋放和隨之而來的放射性污染,世人對核武器的恐懼還是壓倒了對其的期待。不過至少,前蘇聯的例子告訴我們,就算是核武器,人類也有可能將其鑄劍為犁。