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      钚-239的生產(chǎn)與蘇聯(lián)核計劃

      2022-03-17 11:08:05張文華
      史學(xué)集刊 2022年2期
      關(guān)鍵詞:輕水重水反應(yīng)堆

      摘 要:? 蘇聯(lián)核計劃中使用的核裂變材料主要有钚-239和鈾-235,其中钚-239的生產(chǎn)率先取得成功,1949年8月29日蘇聯(lián)試爆的第一顆原子彈РДС-1所使用的核裂變材料便是钚-239。1949年之前,钚-239的生產(chǎn)具有試驗性特征,1949年之后,钚-239進入了工業(yè)規(guī)?;纳a(chǎn)階段。在钚-239的工業(yè)生產(chǎn)階段,反應(yīng)堆技術(shù)、放射化學(xué)技術(shù)和化學(xué)冶金技術(shù)都不斷完善,實現(xiàn)了產(chǎn)能提高、成本下降、安全生產(chǎn)等目標(biāo),形成了完善的钚工業(yè)綜合體,不僅為俄羅斯聯(lián)邦留下了豐厚的钚產(chǎn)品,還為其钚-239的生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

      關(guān)鍵詞: 蘇聯(lián)核計劃;钚-239;反應(yīng)堆技術(shù);放射化學(xué)技術(shù);化學(xué)冶金技術(shù)

      蘇聯(lián)核計劃實施過程中使用的核裂變材料主要有钚-239和鈾-235,它們的順利生產(chǎn)是研制核武器最關(guān)鍵、難度最大的環(huán)節(jié)之一。蘇聯(lián)核計劃的學(xué)術(shù)負責(zé)人И.В.庫爾恰托夫(И.В.Курчатов)曾反復(fù)強調(diào),研制核武器的主要困難在于钚-239和鈾-235的生產(chǎn)。① 為了節(jié)省時間,政府決定同步生產(chǎn)钚-239和鈾-235。鑒于美國已試爆的原子彈是钚彈,故蘇聯(lián)在政策上更傾向于加緊钚-239的研制。據(jù)已解密檔案顯示,自1945年8月20日核計劃全面啟動到1949年8月29日РДС-1②

      成功試爆,專門委員會③

      共召開了90多次會議,其中有50余次會議涉及生產(chǎn)钚-239的817綜合廠,④

      解決了與其選址、設(shè)計、建設(shè)和調(diào)試有關(guān)的80余個問題。⑤

      蘇聯(lián)在钚-239的生產(chǎn)領(lǐng)域率先取得成功,實現(xiàn)了從無到有的突破。1949年之后,蘇聯(lián)在钚-239的生產(chǎn)上仍面臨著提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)安全生產(chǎn)等重任。據(jù)統(tǒng)計,1950—1953年間,專門委員會召開了15次會議,僅與817綜合廠有關(guān)的議題就達到50余個。⑥

      1953年6月專門委員會被取締后,钚-239的生產(chǎn)移交給了蘇聯(lián)中型機械制造部,在其領(lǐng)導(dǎo)下繼續(xù)擴大生產(chǎn)規(guī)模、完善生產(chǎn)技術(shù)。關(guān)于РДС-1試爆之前與钚-239生產(chǎn)有關(guān)的問題,筆者在《蘇聯(lián)趕超型的核工業(yè)發(fā)展政策——以烏拉爾地區(qū)為例》《蘇聯(lián)核裂變材料的生產(chǎn)與核計劃的實施(1945—1949)》《蘇聯(lián)計劃中的核保密城市研究(1945—1953)》

      張廣翔、張文華:《蘇聯(lián)趕超型的核工業(yè)發(fā)展政策——以烏拉爾地區(qū)為例》,《俄羅斯研究》,2018年第5期;張文華、張廣翔:《蘇聯(lián)核裂變材料的生產(chǎn)與核計劃的實施(1945—1949)》,《史學(xué)集刊》,2019年第5期;張文華:《蘇聯(lián)計劃中的核保密城市研究(1945—1953)》,博士學(xué)位論文,吉林大學(xué),2019年。等論著中已詳細闡述,本文重點關(guān)注1949年之后钚-239生產(chǎn)的相關(guān)問題,根據(jù)俄羅斯最新解密的檔案

      Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅰ,Ч.1-2.М.:Наука·Физматлит·Издательство МФТИ,1998,2002; Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Кн.1-7.Саров-М.:РФЯЦ -ВНИИЭФ·Физматлит,1999,2000,2002,2003,2005,2006,2007; Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы.Т.Ⅲ,Кн.1-3.М.:Наука·Физматлит,2008,2009,2010; Велихов Е.П.(глав.ред.) Наука и общество:история советского атомного проекта (40-е - 50-е годы).Т.1-3.М.:ИздАТ,1997,1999,2003.梳理1949年之后蘇聯(lián)在钚-239生產(chǎn)方面取得的技術(shù)突破,及其在工業(yè)規(guī)?;a(chǎn)方面取得的成就。

      一、反應(yīng)堆技術(shù)的發(fā)展

      钚-239在自然界中并不存在,需要利用核反應(yīng)堆中產(chǎn)生的中子打擊鈾-238,其生成物衰變后形成钚-239,然后再利用化學(xué)方法將钚-239從鈾-238中分離出來。由此可見,生產(chǎn)钚-239最重要的環(huán)節(jié)就是建成反應(yīng)堆。反應(yīng)堆的技術(shù)方案主要有鈾—石墨反應(yīng)堆(以下簡稱石墨堆)、鈾—重水反應(yīng)堆(簡稱重水堆)和鈾—輕水反應(yīng)堆(簡稱輕水堆)。1949年之前,蘇聯(lián)以發(fā)展石墨堆為主,重水堆和輕水堆處于試驗研究階段;1949年之后,石墨堆仍處于主導(dǎo)地位,但重水堆和輕水堆已付諸生產(chǎn)實踐。

      1.石墨堆

      石墨堆即以石墨作為核反應(yīng)堆中中子減速劑的反應(yīng)堆。1945—1949年間,蘇聯(lián)在817綜合廠建造并投產(chǎn)了第一座A石墨堆,其鈾棒采用垂直放置方案,克服了美國水平放置方案工藝管道結(jié)構(gòu)構(gòu)件容易變形的弊端,首創(chuàng)了工藝管道的垂直結(jié)構(gòu),使得石墨堆的效能大大增強,成為蘇聯(lián)的第一代反應(yīng)堆。然而其產(chǎn)能過低,A石墨堆的钚產(chǎn)量約為100克/天。

      Шубарина Л.В.Становление и развитие оборонно-промышленного комплекса на Урале:1945-1965 гг.Челябинск:Челябинский государственный университет,2011.C.92.為了提高钚的生產(chǎn)能力,1948年7月17日第一管理總局下達第276cc/оп號命令,決定在817綜合廠再建一座高效的AB-1石墨堆,計劃產(chǎn)量是200~250克/天。

      Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Кн.1.C.310.

      AB-1石墨堆基本上是A石墨堆的復(fù)制品,它們的研究團隊幾乎相同:理論研發(fā)單位都是2號實驗室,

      2號實驗室以往也譯作“第二實驗室”,是核武器的理論研究中心。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計單位都是第11國家特種工程設(shè)計院,各個特殊單元和系統(tǒng)的設(shè)計委托給重工業(yè)企業(yè)建設(shè)部下屬的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計院和電氣安裝中心,以及電站部下屬的全蘇熱工研究所和熱電公司。鑒于A石墨堆的設(shè)備制造和安裝單位——化學(xué)機械制造研究所的工作存在積壓,АВ-1石墨堆的設(shè)備制造和安裝由裝備部下屬92廠(也稱高爾基機械制造廠)負責(zé)。為此,92廠成立了專門設(shè)計局負責(zé)核工業(yè)設(shè)備的研發(fā)。AB-1石墨堆于1950年4月投入使用。與此同時,817綜合廠又新建了AB-2(1951)、AB-3(1952)、ИР-АИ(1951)三座類似的石墨堆。其中,AB-2和AB-3反應(yīng)堆的主要技術(shù)設(shè)備由烏拉爾奧爾忠尼啟則重型機械制造廠研制,電氣設(shè)備由波多里斯克機械廠研制,而ИР-АИ反應(yīng)堆主要借鑒了A石墨堆的技術(shù)經(jīng)驗。就用途而言,AB-1、AB-2石墨堆僅用于生產(chǎn)钚-239,AB-3和ИР-АИ石墨堆可以生產(chǎn)钚-239和核聚變材料氚。它們是蘇聯(lián)的第二代反應(yīng)堆,與第一代反應(yīng)堆一樣,都是垂直型反應(yīng)堆。但與第一代反應(yīng)堆相比,它們的生產(chǎn)效率更高,且安全性能更好。

      但僅由817綜合廠一家工廠進行钚-239的生產(chǎn),產(chǎn)量不能完全滿足國家的需要。因此在20世紀50年代中葉之后,政府又在西伯利亞地區(qū)新建了816綜合廠和815綜合廠。816綜合廠的第一座反應(yīng)堆是И-1(1955),其設(shè)計與第二代反應(yīng)堆類似。但這兩家新綜合廠主要使用的是第三代反應(yīng)堆,其中第一座投產(chǎn)的是ЭИ-2反應(yīng)堆,它于1958年初在816綜合廠投入運行。到20世紀60年代,816綜合廠又投產(chǎn)了改良版的АДЭ-3(1961)、АДЭ-4(1964)、АДЭ-5(1966)反應(yīng)堆。與此同時,815綜合廠相繼投產(chǎn)了АД(1958)、АДЭ-1(1961)、АДЭ-2(1961)反應(yīng)堆。第三代反應(yīng)堆是兩用反應(yīng)堆,不僅可以生產(chǎn)钚-239,還可以產(chǎn)生熱能和電能,滿足周邊城市居民取暖和用電的需求。與第一代和第二代反應(yīng)堆采用傳統(tǒng)的單回路冷卻系統(tǒng)不同,第三代反應(yīng)堆采用的是雙回路冷卻系統(tǒng)。

      2.重水堆和輕水堆

      РДС-1試爆成功之后,817綜合廠除了新建石墨堆、改進石墨堆的技術(shù)以增加钚產(chǎn)量之外,在重水堆和輕水堆的研究方面也有了實質(zhì)性的突破,從試驗階段過渡到實踐階段。

      重水堆與石墨堆的工作原理基本相同,只是中子減速劑不同。重水堆是用重水作為中子減速劑的核反應(yīng)堆。1945年12月1日,蘇聯(lián)科學(xué)院成立3號實驗室,專門負責(zé)研究重水問題,學(xué)術(shù)負責(zé)人是А.И.阿里漢諾夫(А.И.Алиханов)院士,助手是В.В.弗拉基米爾斯基(В.В.Владимирский)。同時,政府命令化學(xué)工業(yè)人民委員會下屬的奇爾奇克制氮廠生產(chǎn)重水,1948年底該廠的重水生產(chǎn)達到了計劃設(shè)定水平。1949年3號實驗室的實驗重水堆達到臨界狀態(tài),至此,蘇聯(lián)建造工業(yè)重水反應(yīng)堆的時機已成熟。1949年6月,817綜合廠開始建設(shè)ОК-180重水堆。1950年夏至1951年秋,ОК-180進入安裝、調(diào)試階段。1951年10月17日,ОК-180重水堆正式啟動,阿里漢諾夫院士和弗拉基米爾斯基親自負責(zé)監(jiān)督,計劃產(chǎn)能為28千克/年。

      Рябев Л.Д.(общ.ред.)Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Книга 5.C.717.此后,817綜合廠又有ОК-190(1955)、ОК-190М(1966)、柳德米爾重水堆(1988)相繼投產(chǎn)。其中,ОК-180、 ОК-190和ОК-190М三座重水堆主要生產(chǎn)钚-239,而柳德米爾重水堆主要生產(chǎn)氚及其他同位素產(chǎn)品。此外,鑒于重水生產(chǎn)的成本比較高昂,1979年817綜合廠還投產(chǎn)了一座魯斯蘭輕水堆,它是利用經(jīng)過凈化的普通水作為中子減速劑和冷卻劑的反應(yīng)堆,主要用以生產(chǎn)氚。蘇聯(lián)時期,僅817綜合廠建有重水堆和輕水堆。

      綜上所述,817綜合廠、816綜合廠和815綜合廠先后投產(chǎn)了18座反應(yīng)堆。除了生產(chǎn)钚-239之外,AB-3、ИР-АИ、柳德米爾和魯斯蘭反應(yīng)堆還可生產(chǎn)氚。這表明,在РДС-1試爆成功之后,氫彈的研制提上日程,反應(yīng)堆承擔(dān)了生產(chǎn)核聚變材料的任務(wù)。此外,柳德米爾與魯斯蘭反應(yīng)堆還可以生產(chǎn)钚-238、鈷-60、碳-14、銥-192等同位素產(chǎn)品。由此可見,817綜合廠是一家可以同時生產(chǎn)核裂變材料钚-239、核聚變材料氚和各種同位素的大型綜合廠。

      石墨堆、重水堆和輕水堆三種類型的反應(yīng)堆各有優(yōu)缺點:石墨具有高熔點、穩(wěn)定、耐腐蝕等優(yōu)點,故石墨堆運行穩(wěn)定、造價相對便宜、技術(shù)難度不大,可以大規(guī)模生產(chǎn)钚-239,但石墨堆對石墨純度要求非常高。相對于石墨堆,重水堆的優(yōu)點是對核燃料(低濃縮鈾)的需求量相對較少,且有效利用率高,產(chǎn)量也相對較高。如ОК-180使用的低濃縮鈾僅是A石墨堆的1/10,但钚-239的產(chǎn)量卻是后者的2倍。重水堆的缺點是重水的生產(chǎn)成本較高,對主電路設(shè)備的精密度要求非常高,操作難度較大。與重水相比,輕水生產(chǎn)的成本較低,且其減速效率也很高。由于輕水的減速能力及載熱能力都較好,所以輕水堆的結(jié)構(gòu)緊湊、堆芯體積小且功率密度大,故在體積相同時,輕水堆功率最高。此外,輕水堆核燃料的有效利用率也是重水堆的4~6倍。基于上述特點,輕水堆具有基建費用低,建設(shè)周期短等優(yōu)點。然而輕水沸點低,比重水和石墨更容易吸收熱中子,所以輕水堆無法以天然鈾維持鏈式反應(yīng)。就技術(shù)難度而言,輕水堆雖低于重水堆,但高于石墨堆。隨著反應(yīng)堆技術(shù)的改進,這三類反應(yīng)堆的燃料利用率、產(chǎn)能和安全性能都有大幅度提升。

      二、放射化學(xué)技術(shù)的發(fā)展

      放射化學(xué)廠的主要任務(wù)是利用放射化學(xué)的方法從輻照鈾中分離出钚-239,并清除裂變中產(chǎn)生的衍生物和雜質(zhì)。放射化學(xué)生產(chǎn)被公認為是對環(huán)境和生物最危險的生產(chǎn)活動之一,蘇聯(lián)的第一座放射化學(xué)廠是817綜合廠的Б化學(xué)冶金廠(以下簡稱Б廠)。經(jīng)過蘇聯(lián)科學(xué)家不斷的技術(shù)探索,放射化學(xué)技術(shù)日趨完善。

      蘇聯(lián)放射化學(xué)技術(shù)的研發(fā)始于蘇聯(lián)科學(xué)院鐳學(xué)研究所。

      鐳學(xué)研究所于1922年成立,最初負責(zé)研發(fā)從鈾礦中提取鐳的工業(yè)技術(shù)。1943年4月,政府委托其研發(fā)從輻照鈾中分離钚的技術(shù)。1945年,專門委員會下屬的技術(shù)委員會委托其研究钚的化學(xué)性質(zhì)。為了盡快完成該任務(wù),1945年12月鐳學(xué)研究所成立了三支平行的科研團隊,同時研發(fā)各種技術(shù)方案:В.Г.赫洛平(В.Г.Хлопин)院士領(lǐng)導(dǎo)的團隊負責(zé)研究醋酸鹽—氟化法分離鈾和钚;А.А.格林貝格(А.А.Гринберг)院士領(lǐng)導(dǎo)的團隊負責(zé)研究草酸鹽和亞硝基苯胲胺的銨鹽分離法,測試磷酸鉍方案;Б.А.尼基京(Б.А.Никитин)院士領(lǐng)導(dǎo)的團隊負責(zé)測試將乙醚作為萃取劑的萃取法。

      Сохина Л.П.Страницы истории радиохимического завода производственного объединения瘙爯Маяк瘙爲(wèi).Озрск:Издательство тип.ПО “Маяк”,2000.C.6-7.此外,普通化學(xué)與無機化學(xué)研究所的И.И.切爾尼亞耶夫(И.И.Черняев)院士領(lǐng)導(dǎo)的團隊負責(zé)研發(fā)從鈾塊中提取钚的碳酸鹽方案。其中,赫洛平院士的方案得到業(yè)內(nèi)同仁的普遍支持。為了驗證該技術(shù)的可行性,第9科學(xué)研究所建造了5號實驗裝置。1946年,5號實驗裝置初步驗證了醋酸鹽—氟化法的可行性。采用醋酸鹽—氟化法不需要特別復(fù)雜的儀器設(shè)備,使用的試劑在蘇聯(lián)國內(nèi)可以獨立生產(chǎn)?;诖?,蘇聯(lián)放射化學(xué)家普遍認為,醋酸鹽—氟化法生產(chǎn)成本較低且較為可靠。因此,第一管理總局科技委員會決定將醋酸鹽—氟化法作為Б廠設(shè)計和建造的基礎(chǔ),而磷酸鉍法和乙醚萃取法作為備用方案繼續(xù)研發(fā)。

      在運行的最初階段,Б廠主要依靠醋酸鹽—氟化法純化钚。為了確保正常運行,1948年8月來自鐳學(xué)研究所、第9科學(xué)研究所、國家應(yīng)用化學(xué)研究所等機構(gòu)的尼基京(組長)、А.П.拉特納(А.П.Ратнер)、Б.П.尼古利斯基(Б.П.Никольский)、А.П.維諾格拉多夫(А.П.Виноградов)、Я.И.西爾伯曼(Я.И.Зильберман)、В.М.弗多文科(В.М.Вдовенко)、М.В.格拉德舍夫(М.В.Гладышев)、Б.В.庫爾恰托夫(Б.В.Курчатов)、

      此人為И.В.庫爾恰托夫的胞弟。Г.В.阿基莫夫(Г.В.Акимов)等人組成了“九人小組”,為Б廠投產(chǎn)做各項技術(shù)準備工作。同年初秋,許多化學(xué)家離開實驗室,來到Б廠的生產(chǎn)現(xiàn)場,具體解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題。在1948—1952年間,尼基京實際負責(zé)Б廠的生產(chǎn)工作,對于钚的放射化學(xué)生產(chǎn)做出了卓越的貢獻。

      這一過程中,最復(fù)雜的難題是防腐蝕性問題,因為氟的化學(xué)侵蝕性很高,設(shè)備和管道被大量腐蝕,導(dǎo)致高放射性氣體泄漏。1944—1945年美國核工廠的生產(chǎn)人員承受核輻射的允許劑量為0.01雷姆/天,而1947—1948年蘇聯(lián)的允許劑量是0.1雷姆/天,

      雷姆即生物倫琴當(dāng)量。Гровс Л.С.Теперь об этом можно рассказать:Пер.с англ.М.:Атомиздат,1964.С.93.即便如此,Б廠的工作人員仍承受著超允許劑量的輻射。很多工人患上慢性職業(yè)病,這種狀況直到50年代中期都未有改觀。阿基莫夫領(lǐng)導(dǎo)蘇聯(lián)科學(xué)院物理化學(xué)研究所的科學(xué)家們?yōu)楣タ舜隧楇y題,提議使用涅鉻合金、鉑金、黃金等貴金屬作為防腐蝕材料,然而實踐證明貴金屬并沒有抗腐蝕性。鑒于此,И.В.塔納納耶夫(И.В.Тананаев)院士建議,采用有機玻璃材料。然而在高輻射的環(huán)境下,有機玻璃迅速老化,抗腐蝕的研究之路仍任重道遠。在這種惡劣的生產(chǎn)條件下,Б廠生產(chǎn)的最終產(chǎn)品含有各種微量污染物。實踐證明,使用醋酸鹽—氟化法純化钚既昂貴又不安全。因此,到1948年底,Б廠又開辟了一條新的技術(shù)路線——乙醚萃取法。醋酸鹽—氟化法和乙醚萃取法兩條技術(shù)鏈同時運行。1949年2月,Б廠借助上述兩種方法生產(chǎn)出了第一批硝酸钚溶液。然而乙醚的燃點是36攝氏度,具有易燃性,利用此種方法進行生產(chǎn)極易發(fā)生爆炸,且獲得的最終產(chǎn)品具有高輻射性,因此,放射化學(xué)廠仍面臨著技術(shù)改進的艱巨任務(wù)。在這些技術(shù)缺陷尚未徹底解決之前,Б廠配備了大量復(fù)雜的測量和監(jiān)控裝置,以便遠程控制和監(jiān)測生產(chǎn)過程。

      20世紀50年代初,蘇聯(lián)專家Б.В.戈洛莫夫(Б.В.Громов)、拉特納和Г.Н.切馬林(Г.Н.Чемарин)合作研發(fā)出了新型的乙酸鹽沉淀法,取代了醋酸鹽—氟化法和乙醚萃取法。為此,根據(jù)1953年7月25日蘇聯(lián)部長會議第1955-810сс號決議,817綜合廠新建了ДБ放射化學(xué)廠(以下簡稱ДБ廠)。

      Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Кн.5.C.567.ДБ廠于1959年9月投產(chǎn),它不僅在生產(chǎn)效率上提高了一倍多,還解決了廢棄物的排放問題。ДБ廠在投產(chǎn)后取代了第一代放射化學(xué)廠。與此同時,Б廠引進了乙酸鹽沉淀技術(shù),基本解決了钚增產(chǎn)過程中存在的生產(chǎn)效率低和成本高的問題。總體來看,乙酸鹽沉淀法通過兩次沉淀,有效實現(xiàn)了雜質(zhì)與母液的分離。同時,它使用堿性蘇打溶液代替氫氧化鈉溶液,大大減少了昂貴試劑的消耗,降低了生產(chǎn)成本。但是它對溫度、攪拌效率、溶劑濃度和反應(yīng)介質(zhì)的PH值,以及操作人員的技術(shù)都有較高的要求。

      20世紀60年代初,ДБ廠再次進行技術(shù)革新,乙酸鹽沉淀法被吸附法所取代。吸附法的工作原理主要是基于離子交換樹脂對钚的選擇性吸收,它的使用不僅大大提高了最終產(chǎn)品的純度,還減少了放射性雜質(zhì)的產(chǎn)生,極大地提高了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。然而吸附法也存在安全隱患,例如1965年817綜合廠吸附塔爆炸事件。此后,蘇聯(lián)專家再次利用40年代后期就已經(jīng)使用過的萃取技術(shù)結(jié)合磷酸三丁酯萃取法,形成了一種新的技術(shù)方法,即普雷克斯流程(Purex Process)。它是對核反應(yīng)堆乏燃料后處理的一項比較先進的技術(shù)方案,目前俄羅斯的放射化學(xué)廠仍在廣泛使用。與此同時,Б廠再次面臨產(chǎn)量低和技術(shù)落后的問題,最終被關(guān)閉。隨后,蘇聯(lián)在Б廠原有廠房基礎(chǔ)上建造了РТ-1放射化學(xué)廠(以下簡稱PT-I廠),于1976年投入運行。РТ-1廠采用普雷克斯流程,擁有兩條生產(chǎn)線,一條生產(chǎn)線旨在提升最終產(chǎn)品二氧化钚的產(chǎn)量和質(zhì)量,另一條用于從廢核燃料中提取鈾-235和钚-239,實現(xiàn)廢物的回收再利用。此外,РТ-1廠工人的工作環(huán)境也顯著改善,60年代之后基本沒有員工患慢性職業(yè)病。

      西伯利亞地區(qū)的兩家綜合廠也都建有放射化學(xué)廠。1956年816綜合廠投產(chǎn)了自己的放射化學(xué)廠,1972年815綜合廠投產(chǎn)了РТ-2放射化學(xué)廠(以下簡稱PT-2廠)。在技術(shù)層面上,它們基本上借鑒了817綜合廠的經(jīng)驗,80年代之前基本上使用乙酸鹽沉淀法,80年代之后普遍采用普雷克斯流程。

      三、化學(xué)冶金技術(shù)的發(fā)展

      化學(xué)冶金廠的任務(wù)是對從放射化學(xué)廠移交的钚溶液進行化學(xué)反應(yīng)后處理(即精煉),從钚溶液中獲得金屬钚,并通過機械鑄造法制成原子彈的核裝藥。實現(xiàn)化學(xué)冶金生產(chǎn)的復(fù)雜性在于需同時掌握幾種不同的工業(yè)技術(shù),如化學(xué)精煉、冶金、氯化、機械加工等,每種技術(shù)都要進行長期的科學(xué)研究,以及高度密集的勞動。蘇聯(lián)的第一座化學(xué)冶金廠是817綜合廠的B化學(xué)冶金廠(以下簡稱B廠)。钚的化學(xué)冶金生產(chǎn)有三個主要步驟:第一步是精煉,分離雜質(zhì)、深度凈化钚,獲得光譜純度的二氧化钚;第二步是對二氧化钚進行氯化并獲得氯化物,然后加工成钚錠;第三步是把钚錠中的夾渣清除,鑄造成钚合金錠。

      1947—1948年蘇聯(lián)的化學(xué)冶金技術(shù)處于試驗研究階段,1949年實現(xiàn)了工業(yè)環(huán)境下的試驗生產(chǎn)。第9科學(xué)研究所是B廠的總設(shè)計單位,國立稀有金屬工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計院、莫斯科卡里寧有色冶金和黃金研究所、蘇聯(lián)科學(xué)院普通化學(xué)與無機化學(xué)研究所負責(zé)钚冶金的研究,金屬钚加工方法和零件鍛造的方法委托給著名的冶金學(xué)家А.А.博奇瓦爾(А.А.Бочвар)院士負責(zé)。值得注意的是,И.В.庫爾恰托夫、М.Г.別爾烏辛(М.Г.Первухин)等人將德國科學(xué)家N.里爾(N.Riehl)博士推薦給貝利亞,但由于政治等原因里爾的相關(guān)科研建議并未被817綜合廠采用。在這一階段,蘇聯(lián)科學(xué)家掌握了一種新型的冶金技術(shù),即微冶金,科學(xué)家制造出了直徑為6~8毫米的微型坩堝。借助這一技術(shù),科學(xué)家明確了钚-239的化學(xué)性質(zhì),為實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。1949年8月5日,B廠為РДС-1加工出了足夠量的钚裝藥,并通過了第11設(shè)計院

      第11設(shè)計院是原子彈的結(jié)構(gòu)設(shè)計單位,也是負責(zé)最終組裝的單位。的質(zhì)量驗收。

      20世紀50—60年代,蘇聯(lián)的化學(xué)冶金生產(chǎn)具有試驗性特點,仍需不斷進行技術(shù)改進,以提高生產(chǎn)效率、實現(xiàn)安全生產(chǎn)。首先,建設(shè)獨立的冶金廠。817綜合廠有三種功能和性質(zhì)迥異的分廠,然而運行之初它們卻位于同一棟大樓,沒有合理的功能分區(qū),導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備被隨意放置,有放射性危害的物質(zhì)不能按標(biāo)準封閉儲存。1960年,蘇聯(lián)建成了功能齊全、設(shè)備先進的化學(xué)冶金廠,于1961年2月正式投產(chǎn);其次,改進技術(shù)。在氯化過程中,用馬弗爐代替低性能的石英安瓿瓶。在還原和冶煉過程中,引入了新熔爐和新反應(yīng)坩堝。就氣體清潔系統(tǒng)而言,安裝了由彼得里亞諾夫布(Ткани Петрянова)由蘇聯(lián)科學(xué)家伊戈里·瓦西里耶維奇·彼得里亞諾夫—索羅維約夫(Игорь Васильевич Петрянов-Соколов)發(fā)明。它幾乎可以過濾任何大小的顆粒,超過5微米的大顆?;诤Y網(wǎng)原理被過濾,納米顆粒過濾則是基于粘附性(顆粒黏附在過濾纖維上)或自黏性。新冠病毒暴發(fā)后,俄羅斯用彼得里亞諾夫布制作口罩,并認為它可以有效防止新冠病毒感染者在說話、咳嗽和打噴嚏時,將氣溶膠噴入周圍空氣。制成的過濾器,以及用玻璃纖維制成的自清潔過濾器,兩級氣體清潔系統(tǒng)便于凈化排放物氣體。目前,俄羅斯聯(lián)邦原子能集團公司旗下的公司仍在廣泛應(yīng)用這些過濾器;最后,簡化了钚的精煉工序。1959年9月,ДБ廠投產(chǎn),它采用了最新的萃取和吸附法以替代過時的醋酸鹽法和乙醚萃取法。與Б廠相比,ДБ廠的最終產(chǎn)品不再是高放射性的硝酸钚溶液,而是標(biāo)準的二氧化钚,因此钚精煉工序得以簡化,這曾是輻射最嚴重、浪費最多的一道工序。然而,冶金廠仍存在核廢料堆積過多的問題,所有車間的倉庫、地下室,以及先前的鍋爐房都裝滿了核廢料,從而導(dǎo)致1957年發(fā)生克什特姆核事故。到60年代初,核廢料已經(jīng)囤積了1000余噸,

      1957年克什特姆核事故之后,817綜合廠致力于高放射性核廢液玻璃化,在20世紀60—80年代的20多年間,817綜合廠成功掌握了高放射性液體玻璃化的技術(shù),保護了生態(tài)環(huán)境,減少了處理和存儲的成本。Коростелёв Н.Н.Хроника становления и развития химико-металлургического производства плутония на производственном объединении瘙爯Маяк瘙爲(wèi):К 60-летию создания на瘙爯Маяке瘙爲(wèi) производства металлического плутония.Озёрск:[б.и.],2008.C.66.該問題的解決已迫在眉睫。

      20世紀60年代,化學(xué)冶金技術(shù)進行了根本性的調(diào)整,基本解決了核廢料和核輻射的問題。技術(shù)調(diào)整分兩個步驟進行:第一個步驟是為了對核廢料進行再加工而研發(fā)新的技術(shù)鏈,為此817綜合廠的設(shè)計部門開發(fā)了新的钚冶金裝置——10號裝置,以及新的核廢料處理裝置——11號裝置。10號裝置是更先進的化學(xué)冶金設(shè)備。在氯化過程中,它采用了金屬結(jié)構(gòu)材料。最初所使用的石英和馬弗爐等材料易碎,60年代初莫斯科玻璃研究所研制出新材料——西塔爾(Ситалл)

      西塔爾是一種玻璃狀的結(jié)晶材料。該材料在實驗室條件下合成,其與鋁硅酸鹽玻璃的成分類似。,雖然它對钚的吸收較少,但仍易碎;60年代中期,冶金學(xué)家發(fā)現(xiàn)了耐腐蝕材料——鎳基合金,并將其運用在氯化生產(chǎn)中,用低溫煅燒的方式獲得易氯化的二氧化钚。新材料的使用使氯化時間縮短了一半,提高了氯化度,保障了氯化物的質(zhì)量。在還原和熔煉過程中,放棄過去所使用的電阻爐(裝有加熱線圈),引入高頻感應(yīng)加熱爐,使冶煉規(guī)模擴大了一倍以上,金屬钚的純度明顯提高,大幅度減少了核廢料的產(chǎn)生,降低了钚的損失。在鑄造和機械生產(chǎn)過程中,引入壓塊工藝,減少了钚屑和核廢料的產(chǎn)生。在真空精煉過程中,采用將金屬從坩堝晶格中倒入坩堝接收器的方法。為此,В廠的專家們還研制出了可重復(fù)使用的金屬陶瓷坩堝。10號裝置的投入使用,不僅提高了钚合金錠的純度和質(zhì)量,還大大提高了钚溶液的有效利用率和總回收率,使核廢料殘余大為減少,而11號裝置的成功啟動基本解決了處理核廢料的問題。隨著10號、11號裝置的投入使用,冶金廠的產(chǎn)能大大增加。新設(shè)備的使用雖一定程度上改善了工作環(huán)境中的空氣質(zhì)量,但離標(biāo)準空氣質(zhì)量仍有很大差距。在操作區(qū),空氣污染程度達到最大允許濃度(ПДК)的2~10 倍,在維修區(qū)則達到最大允許濃度的10~50倍。

      Коростелёв Н.Н.Хроника становления и развития химико-металлургического производства плутония на производственном объединении瘙爯Маяк瘙爲(wèi):К 60-летию создания на瘙爯Маяке瘙爲(wèi) производства металлического плутония.C.87.

      第二個重要步驟是處理現(xiàn)有核廢料和以往的殘留核廢料,在此基礎(chǔ)上,創(chuàng)建封閉式循環(huán)系統(tǒng)。最終,817綜合廠的專家們研發(fā)出了以下裝置:18號裝置,用于處理難溶性及其他類似廢料;12號裝置,用于從石英或玻璃的破碎物,以及石墨、陶瓷、金屬和橡膠的廢料中沖洗钚;17號裝置,用于分解和包裝來自存儲場所的廢料;11號設(shè)備,增加了用于處理金屬和“富”钚廢料的附加裝置;19號裝置用于提取或吸附溶液;15號裝置是提取裝置;5c裝置是吸附裝置。此外,還有一種專門用于處理污水的吸附裝置。在化學(xué)冶金廠的側(cè)翼建筑中,安裝了處理清潔材料的技術(shù)裝置,在車間入口處,設(shè)有專用控制裝置站,用于測量核廢料中的钚含量。1962年,上述設(shè)備全部投產(chǎn),并開始處理過去的核廢料。到60年代中后期,各項工作全部完成,確保了對全部核廢料的可操作性處理。在技術(shù)重建的過程中,工人的工作條件得以改善。車間內(nèi)布置了三個區(qū)間:操作區(qū)、維修區(qū)、安全屏障區(qū),安裝了更有效的通風(fēng)和氣體清潔系統(tǒng),使得工作環(huán)境中钚氣溶膠的含量大大降低,創(chuàng)造了更加良好的工作條件。

      1968年12月10日,15號裝置發(fā)生核事故,有鑒于此,全蘇無機材料研究所和817綜合廠中心實驗室對15號裝置進行了技術(shù)改造,停止采用萃取法,在1969—1978年間僅采用吸附法。817綜合廠完成核廢料的處理用了大約15年的時間。在上述設(shè)備運行10~15年之后,部分機器被磨損,且舊裝置的設(shè)計存在安全隱患,必須進行更換。817綜合廠委托全蘇合作制研究所開發(fā)具有核安全性的離心機,并于80年代調(diào)試和投產(chǎn)。離心機帶有一組離析盤的沉降轉(zhuǎn)子,適用于遠程控制模式,可使核廢料中的溶液有效分離。在钚化學(xué)冶金生產(chǎn)的長期實踐中,離心機的可靠性得以驗證。

      整體來看,在60年代,經(jīng)過兩輪技術(shù)調(diào)整,化學(xué)冶金技術(shù)日臻完善。從核輻射角度來看,化學(xué)冶金廠已經(jīng)基本實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。在操作區(qū),空氣污染是最大允許濃度的1/20,此處的工作人員可以在沒有呼吸防護的情況下工作。在維修區(qū),空氣污染程度有所減輕,達到最大允許濃度的1.0~1.5倍。以往那種工作人員頭戴面罩、身穿核防護服的時代已經(jīng)不復(fù)存在。此外,815綜合廠和816綜合廠也分別建有自己的化學(xué)冶金廠,在技術(shù)方案上仍借鑒了817綜合廠的技術(shù)經(jīng)驗。

      四、钚工業(yè)綜合體的形成

      1949年之前,蘇聯(lián)僅有817綜合廠一家钚工廠,1949年后新建了816綜合廠和815綜合廠。這三家綜合廠都建有工業(yè)核反應(yīng)堆、放射化學(xué)廠和化學(xué)冶金廠三種職能迥異的分廠,有一套技術(shù)完整的生產(chǎn)鏈,逐漸形成了完善的钚工業(yè)綜合體。在冷戰(zhàn)時期,它們付出了巨大的努力,成功完成了钚-239的生產(chǎn)計劃,且基本解決了生產(chǎn)中的核輻射和核廢料問題。

      817綜合廠所處城市的代碼是車里雅賓斯克-65,現(xiàn)為車里雅賓斯克州奧焦?fàn)査箍耸?,工廠曾用的掩護名稱是蘇聯(lián)工業(yè)建設(shè)總局南烏拉爾辦事處,1967年改名為燈塔綜合廠。它于1945年始建,1948年開始運行,是蘇聯(lián)第一家生產(chǎn)钚-239的綜合廠。1953年,其員工超過1.4萬人,總建筑成本達46億盧布。

      1945—1952年,核工業(yè)企業(yè)的投資總額為239億盧布,1953年計劃投資60億盧布。817綜合廠一家工廠的基建資金就占1945—1953年核工業(yè)企業(yè)投資總額的15%。Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Кн.7.Саров-М.:РФЯЦ-ВНИИЭФ·Физматлит,2007.C.552,556.A(1949—1987)、ИР-АИ(1951—1987)、AB-1(1950—1989)、AB-2(1951—1990)和AB-3(1952—1990)五座石墨堆,ОК-180(1951—1966)、ОК-190(1955—1965)、ОК-190М(1966—1986)和柳德米爾(1988—至今)四座重水堆,以及魯斯蘭(1979—至今)一座輕水堆先后投產(chǎn)。蘇聯(lián)解體后,由于俄美之間簽署了《高濃縮鈾—低濃縮鈾協(xié)議》,

      1993年,俄美簽訂了《高濃縮鈾—低濃縮鈾協(xié)議》,規(guī)定俄羅斯國家原子能集團公司旗下各企業(yè)將500噸高濃縮鈾稀釋成低濃縮鈾,為美國的核電站反應(yīng)堆提供核燃料。817綜合廠大部分核反應(yīng)堆關(guān)閉,目前只有柳德米爾重水堆和魯斯蘭輕水堆仍在運行,用于生產(chǎn)氚和其他同位素。817綜合廠還進行放射性化學(xué)生產(chǎn),先后有Б廠、РТ-1廠、ДБ廠三座放射化學(xué)廠投入生產(chǎn)。60年代Б廠被改建成為РТ-1廠,1987年A、ИР-АИ石墨堆停產(chǎn)后,ДБ廠也停產(chǎn),目前只有РТ-1廠仍在運行?;瘜W(xué)冶金廠主要是B廠,可以同時加工钚裝藥和鈾裝藥,目前仍在從事核裂變材料的加工和彈藥零件的生產(chǎn)工作。

      隨著817綜合廠的擴建和技術(shù)改進,钚-239的生產(chǎn)成本逐年下降,1950年其成本為1515.2萬盧布/千克,1951年是960萬盧布/千克,1952年同比下降42%,1953年是427萬盧布/千克。

      根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)推斷,1949年的成本更高,因為在1949年817綜合廠下屬Б廠和В廠的有效利用系數(shù)分別為89%、84.8%,而1950年分別為94.4%、92.9%。1953年之后钚生產(chǎn)成本的數(shù)據(jù)不詳。Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Атомная бомба,1945-1954,Кн.5.C.303,511,712,782.钚產(chǎn)量也逐年提升,1948—1951年,817綜合廠钚-239的年產(chǎn)量分別是16千克、19千克、69千克、211千克。20世紀60—80年代期間,最高年產(chǎn)量可達1017千克。蘇聯(lián)解體前夕,年產(chǎn)量有所下降。整體來看,在1948—1990年間,817綜合廠钚-239的總產(chǎn)量達30 928千克。

      Анатолий Дьяков.История производства плутония в России.Наука и всеобщая безопасность,2011.Т.19.№1.С.20.此外,自50年代以來,817綜合廠還開始在重水堆和輕水堆中生產(chǎn)氚及其他同位素,1951年氚的年產(chǎn)量為100克,可滿足1952年制造氫彈模型(需50克氚)的需要。

      Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Кн.5.C.718;Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Кн.7.C.552.

      816綜合廠所處城市的代碼為托木斯克-7,位于現(xiàn)在的托木斯克州謝韋爾斯克市,工廠曾用掩護名稱是蘇聯(lián)工業(yè)建設(shè)總局外烏拉爾辦事處、外烏拉爾機械制造廠,1966年改名為西伯利亞化學(xué)綜合廠。它始建于1949年,1955年正式運行,И-1(1955—1990)、ЭИ-2(1958—1990)、АДЭ-3(1961—1990)、АДЭ-4(1964—2008)和АДЭ-5(1966—2008)五座反應(yīng)堆先后投產(chǎn),除И-1外,其余四座反應(yīng)堆都是兩用反應(yīng)堆,既可以生產(chǎn)钚-239,也可以生產(chǎn)熱能和電能。816綜合廠建有自己的放射化學(xué)廠和化學(xué)冶金廠,可以對乏燃料進行后處理。全面運行之后,它很快發(fā)展成為蘇聯(lián)時期規(guī)模最大、產(chǎn)量最高的核工廠。在1955—1964年間,816綜合廠钚-239的年產(chǎn)量分別是10千克、170千克、170千克、199千克、325千克、325千克、527千克、717千克、632千克和1008千克;在1965年五座核反應(yīng)堆全部投產(chǎn)之后,年均產(chǎn)量在1500千克以上;20世紀70—80年代,最高年產(chǎn)量可達2040千克。蘇聯(lián)解體前夕,钚-239

      年產(chǎn)量有所下降。整體來看,在1955—1990年間,816綜合廠钚-239的總產(chǎn)量達53 363千克。

      Анатолий Дьяков.История производства плутония в России.С.21.此外,816綜合廠也生產(chǎn)氚,計劃年產(chǎn)量為1500克,1951年的實際年產(chǎn)量為745克。

      Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Кн.5.C.667,703.

      815綜合廠所處城市的代碼為克拉斯諾亞爾斯克-26,位于現(xiàn)在的克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)熱列茲諾格爾斯克市,1961年改名為采礦和化學(xué)綜合廠。它于1950年始建,1958年正式投產(chǎn),其設(shè)施建在地下200~250米深的山脈之下。該廠先后投產(chǎn)了AД(1958—1992)、АДЭ-1(1961—1992)和АДЭ-2(1961—2010)三座反應(yīng)堆,蘇聯(lián)解體之后,俄羅斯僅有АДЭ-2運行到2010年,主要負責(zé)為當(dāng)?shù)鼐用裉峁崮?。目前放射化學(xué)廠РТ-2仍在運行,不僅可以加工自家工廠產(chǎn)生的核廢料,還可以對817綜合廠、816綜合廠反應(yīng)堆的乏燃料進行后處理,最終產(chǎn)品是二氧化钚?;瘜W(xué)冶金廠繼續(xù)加工钚裝藥和零件。由于815綜合廠正式投產(chǎn)時間較晚,钚-239的生產(chǎn)技術(shù)相對成熟,故在其運行之初就實現(xiàn)了工業(yè)規(guī)?;纳a(chǎn)。在1958—1963年間,815綜合廠钚-239的年產(chǎn)量分別為101千克、378千克、378千克、508千克、756千克和567千克。自20世紀60年代中期,三座核反應(yīng)堆全部投產(chǎn)后,钚-239年產(chǎn)量在1000千克以上,70—80年代,最高年產(chǎn)量可達1415千克。蘇聯(lián)解體前夕,钚-239年產(chǎn)量有所下降。整體來看,在1958—1990年間,815綜合廠钚-239的總產(chǎn)量達38 032千克。

      Анатолий Дьяков.История производства плутония в России.С.22.

      綜上所述,蘇聯(lián)時期上述三家綜合廠钚-239的總產(chǎn)量為122 323千克。蘇聯(lián)時期,钚-239的利用和消耗情況如下:第一,在關(guān)鍵組件中使用。目前約有540千克武器級钚被用于關(guān)鍵組件中;第二,核武器試驗的消耗。蘇聯(lián)時期一共測試了939枚核彈頭,

      Андрюшин И.А.,Чернышев А.К.,Юдин Ю.А.Укрощение ядра.Саров:Саранск “Красный Октябрь”,2003.C.164.如按每個核彈頭至少含有4千克钚計算,則在測試中消耗的钚量約為3900千克;第三,生產(chǎn)過程中的損失。20世紀50年代初期,在核廢料中約有13%的钚殘留,到60年代中期,殘留減少到3%~5%。

      Рябев Л.Д.(общ.ред.) Атомный проект СССР:Документы и материалы,Т.Ⅱ,Кн.5.C.702.據(jù)此估算,核廢料中殘留的钚含量約為5500千克;第四,武器級钚部件加工制造過程中的損失。根據(jù)美國的經(jīng)驗,此類損失約為5%,據(jù)此計算損失的钚量約為7000千克;第五,3艘核潛艇沉沒的損失。К-129號潛艇在1968年沉沒,其攜帶3枚彈道導(dǎo)彈,每枚導(dǎo)彈攜帶1枚核彈頭和2枚核魚雷。К-219號潛艇于1986年10月沉沒,其內(nèi)裝有16枚彈道導(dǎo)彈,每枚導(dǎo)彈都裝有1枚核彈頭和2枚核魚雷。“共青團”號潛艇于1989年沉沒,攜帶2枚核彈魚雷。3艘核潛艇裝載的核彈頭和核魚雷中的钚含量約為100千克。據(jù)此估算,蘇聯(lián)時期的钚消耗共計為17 040千克,為俄羅斯聯(lián)邦留下的钚遺產(chǎn)達105 283千克。在1991—2008年,816綜合廠新生產(chǎn)了14 950千克钚,在1991—2010年815綜合廠又生產(chǎn)了7702千克钚, 蘇聯(lián)解體后,817綜合廠轉(zhuǎn)型,主要生產(chǎn)氚和其他同位素。Анатолий Дьяков.История производства плутония в России.С.21-22.共計22 652千克钚。據(jù)此可以粗略推算,截止到2010年俄羅斯的钚儲量約為127 935千克。

      結(jié) 語

      總而言之,在1949年之后,钚-239生產(chǎn)的試驗性特征逐漸消失,實現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。在反應(yīng)堆技術(shù)方面,石墨反應(yīng)堆從第一代更新到第三代,重水堆和輕水堆從理論試驗階段進入工業(yè)生產(chǎn)階段。在放射化學(xué)技術(shù)方面,經(jīng)歷了醋酸鹽——氟化法和乙醚萃取法——乙酸鹽沉淀法——吸附法——普雷克斯流程等多次技術(shù)革新,日趨完善。在化學(xué)冶金技術(shù)方面,20世紀50—60 年代該技術(shù)仍具有試驗性特征,60年代之后經(jīng)過兩個階段的技術(shù)調(diào)整,日臻成熟??v觀整個蘇聯(lián)時期,钚-239工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)滿足了批量生產(chǎn)核武器的國家戰(zhàn)略需要,50年代中期蘇聯(lián)核彈頭的數(shù)量追趕上了美國,70年代下半葉超過了美國,直到戈爾巴喬夫大規(guī)模削減核武器之前,蘇聯(lián)一直保持核武器在數(shù)量上多于美國的優(yōu)勢。蘇聯(lián)解體后為俄羅斯聯(lián)邦留下了豐厚的钚遺產(chǎn),俄羅斯國家原子能集團公司旗下企業(yè)大規(guī)模拆卸蘇聯(lián)時期遺留下來的核彈頭,將武器級核裂變材料稀釋為低濃縮鈾出口美國,賺取外匯,走出了“以核養(yǎng)核,滾動發(fā)展”的良性發(fā)展之路。

      責(zé)任編輯:宋 鷗 鄭廣超

      Plutonium-239 Production and Soviet Nuclear Program

      ZHANG Wen-hua

      (School of History and Culture,Qufu Normal University,Qufu,Shandong,273165,China

      )Abstract:The main nuclear fissile materials used in the Soviet nuclear program were plutonium-239 and uranium-235,of which plutonium-239 production was the first to be successful,the nuclear fissile material used in the first Soviet atomic bomb that called RDS-1 test explosion on August 29,1949 was plutonium-239.Prior to 1949,the production of plutonium-239 was experimental in character,and after 1949 it entered the stage of industrial-scale production.During the stage of industrial production of plutonium-239,reactor technology,radiochemical technology and chemical metallurgy technology had been improved,achieving the goals such as increased capacity,reduced costs and safe production,forming a complete plutonium industrial complex,it not only left rich plutonium products for the Russian Federation,but also laid a solid foundation for the production of plutonium-239.

      Key words:Soviet nuclear program; plutonium-239; reactor technology; radiochemical technology; chemical metallurgical technology

      DOI:10.19832/j.cnki.0559-8095.2022.0018

      收稿日期:2021-06-05

      基金項目:國家社會科學(xué)基金一般項目“封建制與商周早期國家治理體系研究”(20BZS020)和2019年全國文化名家暨“四個一批”人才工程自主選題項目“從封建走向帝制:周秦之際社會轉(zhuǎn)型研究”階段性成果之一。

      作者簡介:謝乃和,東北師范大學(xué)歷史文化學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,研究方向為先秦史。

      ① 相關(guān)討論參見齊思和:《周代錫命禮考》,《中國史探研》,中華書局1981年版,第50-66頁;陳夢家:《西周銅器斷代》,中華書局2004年版,第398-424頁;黃盛璋:《西周銅器中冊命制度及其關(guān)鍵問題新考》,石興邦主編:《考古學(xué)研究——紀念陜西省考古研究所成立三十周年》,三秦出版社1993年版,第407頁;陳漢平:《西周冊命制度研究》,學(xué)林出版社1986年版,第21-28頁;馬承源:《中國青銅器》(修訂本),上海古籍出版社2003年版,第352-354頁。

      ② 曹錦炎:《退鼎銘文小考》,中國文字編委會編:《中國文字》新43期,藝文印書館2017年版,第13-18頁;王進鋒:《鼎銘文讀釋》,華東師范大學(xué)中國文字研究與應(yīng)用中心、華東師范大學(xué)語言文字工作室主辦:《中國文字研究》第30輯,社會科學(xué)文獻出版社2019年版,第26-35頁;韋心瀅:《鼎相關(guān)問題試析》,《故宮博物院院刊》,2021年第3期。

      ③ 王世民、陳公柔、張長壽:《西周青銅器分期斷代研究》,文物出版社1999年版,第29-31頁。

      2926501186245

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