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2020年6月8日,美能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室的钚设施发生钚-238氧化物泄漏与污染事故,导致1名员工遭受大量放射性沾染。此次核泄漏是该实验室近年来后果较为严重的一次事故,加剧了外界对实验室核安全的担忧。

1洛斯阿拉莫斯此次核泄漏事故概况

此次钚-238氧化物粉末操作使用的是配有三层手套的、可开展多类型作业的大型手套箱。2019年11月,该手套箱经过维护升级,更换了全部手套,并将部分端口改进为穿通式手套口。这种手套比普通的含铅手套触感更佳、灵活性更好,并且里面有橙色夹层设计,当露出橙色时可预警手套存在破损风险,需要及时更换。受工作环境、使用频次、操作材料种类等因素的综合影响,手套的设计寿命最长为数年,最短2个月。

事故起因是工作人员使用存在破损风险的手套箱手套称重和包装钚-238氧化物粉末,该手套原定于次日更换。根据洛斯阿拉莫斯事故报告(NA-LASO-LANL-TA55-2020-0012),6月2日例行检查发现,14副手套箱手套出现磨损,定于6月9日更换。6月8日,手套箱房间里6名工作人员从事手套箱作业,9名工作人员从事其他工作,当最后1名员工完成手套箱称重和包装钚-238氧化物粉末时,房间报警器报警,显示有放射性泄漏。所有工作人员立即撤离并接受了放射性污染测定,其中1名员工体表和鼻腔检测到钚-238污染,其他14名未检测到。6月10日,放射性控制技术人员进入房间调查污染源,在4只手套上检测到污染,其中一只左手手套拇指区域发现缺口。

事故发生后,实验室已更换被污染手套、进行放射性清污工作,并对外宣称此次事故不对公共健康和安全构成威胁。目前,被污染区域仍未开放,正在进行全面调查。

2曾多次发生钚操作违规事件与事故

洛斯阿拉莫斯国家实验室是美国三大核武器实验室之一,承担着设计研制核武器、存储处理军用核材料、制造钚弹芯等核心任务。该实验室的钚设施是美国目前唯一具有完整的钚材料处理和钚弹芯制造能力的设施,目前存储与处理的核材料包括武器级钚-239、空间放射性同位素热源材料钚-238、军用氚、高浓铀以及少量其他超铀核素。其中,武器级钚-239和热源材料钚-238为固体(金属或粉末)、熔融金属或溶液形态。

洛斯阿拉莫斯国家实验室长期存在核安全隐患,后处理设施临界事故、材料运输方式违规、钚弹芯滞留、放射性泄漏【[1]2003年发生一起类似的、因违规而导致的钚-238氧化物泄漏与污染事故。】等钚操作相关的违规事件与事故频发。美国能源部2017年核设施风险评估报告显示,“2005-2016年,洛斯阿拉莫斯收到未经公布的、针对钚违规操作相关问题的报告超40次”。对此,能源部国家核军工管理局曾表示,“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”。

近年来最严重的1次违规事件是发生于2011年8月的钚棒放置危险临界事件,引发内部和外界的广泛担忧和批评,并导致大批实验室工程师因不满而辞职。2013年6月,由于临界安全等关键安全性和操作行为规范等方面的缺陷,钚设施暂停核材料操作。此后的分析评估表明,钚设施存在以下问题:管理层对临界安全等关键安全性的承诺和认知存在薄弱环节,发现问题的流程效率低下,安全工程师配置以及专业知识的流失威胁关键安全性计划的可行性。

2016年9月,钚设施经过安全性改进与抗震设计加固后,开始重启高风险的钚操作等工作。然而,由于核军工生产与科研任务繁重,老化严重、容量有限、人员短缺的钚设施仍旧面临严峻的安全风险。

3事故频发原因分析

洛斯阿拉莫斯国家实验室隶属美国能源部/国家核军工管理局,管理和运行则交由加州大学等机构组成的三方国家安全公司负责。由于私营公司对绩效的严苛追求以及安全规范的缺失,钚设施甚至是整个洛斯阿拉莫斯国家实验室存在很高的核安全风险。

核军工生产任务繁重也是洛斯阿拉莫斯钚操作相关事故频发的重要原因。美2018年《核态势评估》报告要求,“美国将在2030年前具备年产80枚钚弹芯的能力”,其中,洛斯阿拉莫斯钚设施30枚,萨凡纳河钚加工设施50枚。新钚弹芯将用于2030-2037年部署的 “战略威慑”陆基洲际弹道导弹配装的W87-1核弹头。为保障核武器现代化的顺利推进,洛斯阿拉莫斯正寻求建立武器用钚弹芯制造能力【[2]洛斯阿拉莫斯现在新制造的钚弹芯仅用于研究用途。】。根据美国能源部2021财年预算申请,未来五年,钚现代化和前期计划支出【[3]不包括支持计划和相关基础设施的资金需求。】的预算申请激增,平均每年约18亿美元。

为加快实现年产30枚钚弹芯能力的目标,洛斯阿拉莫斯采取的策略是多班次运营钚设施,正在改进入口、更衣室、培训设施等,并计划未来五年额外聘用1400名钚操作相关人员。与此同时,实验室还在规划新建更多的模块化生产设施,但受制于场地有限、地震风险、废物处置能力不足、安全工程师短缺等原因,新生产设施面临成本激增、建设延期的风险。

除了制造钚弹芯,洛斯阿拉莫斯国家实验室还是美国能源部和国家航空航天局的“钚-238供应项目和放射性同位素电源生产计划”的主要参与者之一,负责存储由橡树岭国家实验室生产的二氧化钚粉末,并用其制造放射性同位素电源的钚-238燃料盒。此外,钚-238的放射性约为武器级钚的260倍,对防护设备、人员和措施的要求更甚。

洛斯阿拉莫斯钚设施一身二任,两大核心任务同期倍增,面临极大的运行压力和安全风险。

4小结

此次核泄漏事故发生在美国新冠疫情期间,事故起因是工作人员使用了存在破损风险的手套箱手套。深层次的原因是洛斯阿拉莫斯国家实验室为满足美国核武器现代化和太空计划的需要,正寻求急速提升武器用钚弹芯制造能力、同期承担的钚-238储存与空间放射性同位素电源制造任务加剧,增加了实验室核安全风险。此前,洛斯阿拉莫斯国家实验室已多次发生核事故。

 
 
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