作者:唐一尘 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/7/12 10:19:42
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灾难临近美国核武器实验室

Louis Slotin在将两个半球分离,但却出现打滑。图片来源:LANL

 

2011年8月,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的技术人员以精准的操作赢得了老板的赞赏:在一场测试中,为了稳定美国核武器库,他们收集了8根用钚精心制作而成的棒状物,并排放在桌子上以便拍出的照片更好看。

对于许多工作而言,这是一种单纯的吹嘘。但钚是一种不稳定的、放射性的人造核燃料,它不适于炫耀。当太多钚被放在一起时,它会到达“临界点”,并开始不受控制地分裂,自发引起原子链反应,最终释放出能量和产生致死性辐射暴。

这种名为切伦科夫辐射的蓝辉光能引发严重后果。因此保证钚彼此远离是保护军火库免出意外的一个基本原则。这是原子科学家的第一堂物理课强调的内容,但在洛斯阿拉莫斯却被忽略了。

幸运的是,当时一位监督员发现了这一危险举动,并命令技术人员将棒条分离。但在此期间,她违反了安全规则,要求迅速疏散所有人员,因为身体甚至是手,能够反射和减缓钚释放的中子,增加了出现核连锁反应的可能性。

好在,这里最终没有出现大灾难。但该事件也被该国能源部内部描述为近年来在该设施内出现的最严重的核事件。之后,该实验室的大批工程师出于安全考虑和对官方的不满纷纷辞职。

当辞职潮引起华盛顿注意后,政府相关人员认为私营实验室无法充分保护工作人员的免遭射线灾难。2013年,他们与洛斯阿拉莫斯主任叫停了钚维护工作,并重新进行了安全标准培训。

然而,这些努力并没有取得完全成功,因此,人们预期的短暂停工延续了近4年,钚工作所在的实验室PF-4一直处于关闭状态。工作人员私下认为,PF-4的关闭破坏了美国新式核武器研发能力,也让对现有核武器的检查工作步履维艰。

而且,洛斯阿拉莫斯的管理人员还没有找到一种完全符合最基本的核安全标准的方法。日前,美国能源部发布了年度核设施风险评估报告,分析了该国从核反应堆到武器实验室的24个核相关机构的调查结果,洛斯阿拉莫斯“仍未达预期”。

该报告指出,事实上,洛斯阿拉莫斯去年因违反核工业条例引发的临界事故比能源部其他23个核设施的总和还多3个。此外,针对2011年的调查报告显示,这不是洛斯阿拉莫斯员工首次胡乱摆放钚。2005年至2016年间,该实验室已经收到针对该问题的40多份报告。

甚至有报告显示,洛斯阿拉莫斯因追逐利益导致工作场所安全问题频发——管理者“贪图”与生产和回收核武器钚挂钩的丰厚政府奖励。该实验室目前由3家私人公司和加州大学联合运营。

不过,安全风险并不仅限于洛斯阿拉莫斯。报告显示美国上下存在诸多惊人但未公布的核工作人员安全风险事故。对此,美国核安全局(NNSA)发言人Gregory Wolf表示,“我们希望承包商能以安全的方式进行工作,以保证雇员、设施和公众的安全。”

多年没产弹头

洛斯阿拉莫斯的这座巨大的39年历史的两层长方形建筑,就是2011年事故的发生地。这里也是美国唯一生产钚核心用于弹头的地方。而这些钚核心是美国计划打造现代武器库的关键部分。

国防发展曾得到前任总统奥巴马的支持,而日前,白宫也曾公布提议大幅增加国防预算540亿美元。现任总统特朗普指出,“美国优先”的预算必须将美国人的安全作为首要目标,因为没有安全就没有繁荣。

即便在如此利好的大政策背景下,洛斯阿拉莫斯也由于安全缺陷,在至少6年里没有生产可用的新弹头核心。

但美国国会在2015年国防授权法案中规定,到2025年,洛斯阿拉莫斯必须有能力每年制造20个备战弹头核心,第二年30个,2027年达80个。Wolf称,该实验室仍在继续为达到这一目标而努力。但怀疑者认为PF-4的停工让这一时间表悬而未决。

不过,该实验室的安全缺陷让NNSA在2015年威胁要对其罚款50万美元。但最后无疾而终。“不用怀疑,洛斯阿拉莫斯仍存在一些管理和操作问题。”曾任奥巴马政府能源部部长的麻省理工学院教授Ernest Moniz说。

美国核学会前会长Michaele Brady Raap则认为,“该实验室存在系统性问题,这里的很多事都是很好的反面教材。”

健康物理学协会前会长George Anastas分析了数十份洛斯阿拉莫斯内部报告,并表示,他想知道“其他地方能否完成洛斯阿拉莫斯的工作,因为这里的安全文化和安全领导全都‘见鬼去了’”。

蓝光之后的可怕死亡

“临界事件”的后果十分可怕。1999年,日本技术人员曾错误地将过多浓缩铀放在一起,它们开始自发分裂从而导致了临界事件。

事故导致2名员工死亡,附近村庄受到辐射污染,该地区经济遭受重创。虽然未发生爆炸,但连锁反应产生的切伦科夫辐射间接发出了20小时。119人的辐射暴露剂量超过安全剂量1毫西弗

临界事件发生时,Hisashi Ouchi和Masato Shinohara就在房间内,因此遭受了极高剂量辐射——1700和1200雷姆。之后,他们立刻被送往东京大学附属医院急诊。但数周后,人们已经彻底无法辨认出Ouchi。

慢慢的,Ouchi的皮肤开始塌陷,肌肉组织死亡,全身是疮。之后,器官开始衰竭。83天后,死亡。Shinohara也出现了同样的症状,210天后死亡。

日本政府和美国核管理委员会的官方研究均记录了这种糟糕的安全文化,这种文化低估了发生危险事故的可能性。1999年,美国汉福德原子反应厂高级核危险分析师Sixto T. Almodovar曾经日本的事故称为“泰坦尼克号沉没”。“这艘船不会沉没,因此将会妨碍头等舱乘客视线的救生艇撤掉了。” Almodovar说。

与危险共舞

洛斯阿拉莫斯的首个临界辐射事故死亡案例发生于1945年9月。物理学家Harry Daghlian在钚实验事故28天后死亡。

第二年5月,该实验室科学家Louis Slotin在进行钚临界实验时,当他慢慢移动球型铍外壳彼此分离时,出现打滑。蓝光指示器显示,Slotin遭受了高于致死剂量的辐射照射,而当时在观摩实验的其他7位科学家也暴露在了高剂量辐射中。9天后,Slotin死亡。

12年后,灾难再次降临洛斯阿拉莫斯。化学家Cecil Kelley站在梯子上搅拌包含钚残余物的制剂。但当钚浓度过大后,外面的工作人员看到了一个亮蓝色闪光,并听到一声巨响。“我着火了!”Kelley大喊道。35小时后,Kelley在医院去世。

实际上,这些死亡可以避免。一个美俄安全专家组在调查了2000年洛斯阿拉莫斯60个临界事故后表示,“人为因素在所有这些事故中是主要问题。”

DOE 2008年一份报告显示,尤其在2005年,私营企业介入该实验室管理后,实验室的“核临界安全项目不符合许多核行业标准”。“我们无法确定自己是安全的。”洛斯阿拉莫斯核工程师Doug Bowen说。

无论如何,Brady Raap认为,2011年的事故“十分恶劣,这里并未尊重安全”。“操作并未完全遵循安全规范,而且,该实验室在安全目标上也存在争议。有人认为这会放慢工作和导致生产力压力。而管理人员尤其注重的是任务目标——生产一定量的原料会制造出足够的工具。但如果他们未能充分尊重安全规范,事情会出问题:因为在需要等待的时候,你却在冒进。”她说。(唐一尘编译)

 

 
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