俄羅斯將于2017年在摩爾曼斯克北部的Nerpa造船廠開始拆解“西伯利亞”號核破冰船,這是核動力破冰船的首次拆解。該破冰船建造于波羅的海造船廠,1978年試航,1993年退役。該船于1993年卸載乏燃料,其反應(yīng)堆工作了10萬多小時。自退役以來,俄羅斯政府一直沒有劃撥拆解該船所需的資金,直到政府批準(zhǔn)了為保證輻射安全提供資金預(yù)算的2016-2030年聯(lián)邦目標(biāo)計劃。
專為確保己方船只冰區(qū)航行而造的破冰船
破冰船是用于破碎水面冰層,開辟航道,保障艦船進(jìn)出冰封港口、錨地,或引導(dǎo)艦船在冰區(qū)航行的勤務(wù)船,其分為江河、湖泊、港灣或海洋破冰船。從動力上分,破冰船主要有柴油動力和核動力兩種,其中核動力推進(jìn)系統(tǒng)的破冰船只有俄羅斯擁有,主要用于開辟北極航道;而在南極,很多港口不接受帶有核燃料的船只靠港。在設(shè)計和建造破冰船能力上比較強(qiáng)的國家有俄羅斯、芬蘭、瑞典、德國、美國、挪威、丹麥、日本、加拿大等。目前全球破冰船隊中,功率超過1萬馬力的破冰船有50艘,其中俄羅斯擁有的破冰船最多。
破冰船的主要特點(diǎn)是船體寬(縱向短,橫向?qū)挘?、船殼厚、馬力大,且船體各區(qū)域設(shè)有不同的壓水艙,動力多采用對稱的多軸,多螺旋槳配置(一般裝有2-4只螺旋槳)。破薄冰的船在船尾和靠近船頭的側(cè)位,分別裝兩只螺旋槳,船頭螺旋槳從冰下將水抽出,削弱冰層的支托并使其成為片狀裂開。船在后兩只螺旋槳的推動下前進(jìn)。破冰船一般常用兩種破冰方法,當(dāng)冰層不超過1.5米厚時,多采用“連續(xù)式”破冰法。主要靠螺旋槳的力量和船頭把冰層劈開撞碎,每小時能在冰海航行9.2千米。
如果冰層較厚,則采用“沖撞式”破冰法。沖撞破冰船船頭部位吃水淺,會輕而易舉地沖到冰面上去,船體就會把下面厚厚的冰層壓為碎塊。然后破冰船倒退一段距離,再開足馬力沖上前面的冰層,把船下的冰層壓碎。如此反復(fù),就開出了新的航道。還有一種方法是使用螺旋槳當(dāng)?shù)蹲影驯兴椤S萌剂嫌蜑閯恿Φ钠票?,多采用柴油機(jī)帶動發(fā)動機(jī)發(fā)電,電動機(jī)驅(qū)動螺旋槳(組合機(jī)組驅(qū)動),驅(qū)動功率可達(dá)上百萬瓦,可以滿足較長時間破冰航行的需要。
在極地海域航行,對操作要求也非常高,難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通水域。破冰船在南北極航行時通常包括開闊水域的航行、浮冰區(qū)航行和陸緣冰區(qū)航行,其中最為復(fù)雜的是陸緣冰區(qū)的航行。所謂陸緣冰區(qū),就是靠近沿岸連成一片沒有水域的海冰區(qū)。這時候,就需要采用各種特殊的破冰方法,例如旋回破冰法、徒步破冰法等。徒步破冰法也就是利用船體運(yùn)動能量破冰前進(jìn),破冰船通過沖撞、倒車再沖撞的步驟緩慢前進(jìn)。破冰等級分1到7檔,第1檔破冰能力最強(qiáng),第7檔最弱。破冰船并非所向披靡的“破障船”,實(shí)際破冰能力受到諸多條件限制。
俄羅斯破冰船發(fā)展悠久,動力實(shí)現(xiàn)由核轉(zhuǎn)常
眾所周知,蘇聯(lián)/俄羅斯擁有漫長的北部海岸線,特別是北冰洋地區(qū)的凍港數(shù)量眾多,在巡邏、邊防、漁政、緝私、水文調(diào)查和科研等方面對破冰船有著極大的需求。而上述海域的冰層不如極地海域厚度大,同時由于航道狹窄,噸位較大的核動力破冰船并不適用,因此以柴電為動力的破冰船就成為最適合的解決方案。
蘇聯(lián)/俄羅斯建造常規(guī)動力破冰船的歷史非常悠久,擁有數(shù)量龐大的常規(guī)動力破冰船力量。特別是在上世紀(jì)三十年代“大海軍計劃”時期,蘇聯(lián)開始建造專用于邊防海軍的破冰船,使其在航行性能、武器裝備和操控適用上滿足邊防巡邏和近海安全的需要。而在民用領(lǐng)域,蘇聯(lián)/俄羅斯同樣設(shè)計建造了一批用于港口破冰、近海拖撈等任務(wù)的常規(guī)動力破冰船。
在蘇俄乃至世界破冰船發(fā)展史上,技術(shù)的進(jìn)步都扮演了重要的角色,而核動力推進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)更是發(fā)揮了劃時代的作用。在冬季,西伯利亞以北的北方水道洋面冰層厚度一般在1.2至2米之間,而北極海域中心區(qū)域的冰層厚度平均可達(dá)2.5米。要在這樣的季節(jié)性或永久性海冰層上前行,除了動力強(qiáng)勁、噸位厚重、船體堅固和耐力超群的核動力破冰船外將別無他法。
1959年服役的蘇聯(lián)“列寧”(Lenin)號核動力破冰船才算將破冰船的潛力真正挖掘了出來。蘇聯(lián)“列寧”級(92M型)核動力破冰船僅建造了“列寧”號一艘,于1959年7月在列寧格勒下水?!傲袑帯碧枔碛卸囗検澜缰睿菏澜缟系谝凰也捎煤藙恿ν七M(jìn)的水面船只;世界上第一艘核動力民用船只;世界上功率最大的破冰船(44000馬力)。
“列寧”號長134米,寬27.6米,吃水10.5米,滿載排水量達(dá)19420噸,最大航速為18節(jié),可載員243人。船上安裝有3臺90兆瓦OK-150型壓水式核反應(yīng)堆和85千克核燃料。其實(shí),實(shí)現(xiàn)破冰船的推進(jìn)只需其中兩臺核反應(yīng)堆已經(jīng)綽綽有余,第三臺是為應(yīng)急和運(yùn)行實(shí)驗而設(shè)計安裝的?!傲袑帯碧柹系暮朔磻?yīng)堆與蘇聯(lián)第一代核潛艇上安裝的反應(yīng)堆類似,但體積更大。
由于技術(shù)不甚完善,“列寧”號上的核反應(yīng)堆在運(yùn)行過程中發(fā)生過兩起事故(分別發(fā)生在1965年2月和1967年),但后來都進(jìn)行了修復(fù)。不過,1967年那次事故造成的損害較大,使得船上的核反應(yīng)堆被迫拆除,后來更換為171兆瓦的OK-900型?!傲袑帯碧柦?jīng)過大修后于1970年春重新服役,直到1989年11月才退役?!傲袑帯碧柸缃袢栽谑?,現(xiàn)保存在摩爾曼斯克港作為科普船進(jìn)行公開展示。
俄核動力破冰船的中堅力量:“北極”級破冰船
“北極”級(10520/10521型)核動力破冰船占據(jù)了俄羅斯現(xiàn)役10艘核動力民用船只中的6艘,是當(dāng)今俄羅斯核動力破冰船隊的中堅力量,也是世界上最大的核動力破冰船?!氨睒O”級1975年起開始投入使用。船長在148至159米間,寬30米,吃水11.08米,排水量在23000至25000噸間,最大航速18至22節(jié),載員138至200人。由于技術(shù)復(fù)雜,“北極”級的建造工作共持續(xù)了30年時間,因此同級船間略有差異,特別是后期建造的噸位和航速更大。
“北極”級安裝2臺OK-900A型核反應(yīng)堆(1臺提供推進(jìn)動力,另1臺備用)和3臺螺旋槳,可同時前進(jìn)和倒退破冰航行。船體采用雙船殼設(shè)計,內(nèi)外船殼間為可調(diào)節(jié)的水壓艙,外層破冰區(qū)域船殼厚度為48毫米,其余為25毫米,部分同級船的船體還涂有聚合物涂層以減小摩擦。船底還安裝有一部吹氣系統(tǒng),可在水下9米深區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生24立方米/秒的氣泡以輔助破冰作業(yè),破冰厚度2至2.8米。
從船上裝備來看,部分“北極”級船裝有1到2架卡-32型直升機(jī)和數(shù)艘橡皮艇,同時還安裝有無線電和衛(wèi)星導(dǎo)航/通訊系統(tǒng)以及廢棄物處理系統(tǒng)。船上除有60余間艙室外,還設(shè)有圖書館、休息室、健身房、溫水游泳池和桑拿室等休閑設(shè)施。但值得一提的是,由于船上的核反應(yīng)堆工作時需要冷卻,“北極”級核動力破冰船只能在寒冷的水域航行,因此無法穿越赤道前往南半球(特別是南極海域)航行,這不得不說是個較大的缺陷。
“北極”級核動力破冰船包括“北極”號(原“利奧尼德.勃列日涅夫”號)、“勝利50周年”號(原“烏拉爾”號)、“亞馬爾半島”號(Yamal)、“西伯利亞”(Sibir)號、“俄國”(Rossiya)號以及“蘇維埃聯(lián)盟”號(Sovjetskij Sojuz)6艘,其中“北極”號是第一艘達(dá)到北極極點(diǎn)的水面艦船(1977年8月17日)?!皠倮?0周年”號早在1993年12月底就在圣彼得堡下水,但因為資金短缺問題直到2007年4月2日才正式服役。
“西伯利亞”號破冰船將面對退役核動力系統(tǒng)的棘手難題
“西伯利亞”號是率先執(zhí)行北極旅行觀光任務(wù)的核動力破冰船,分別于1989和1990年兩次搭載乘客趕赴北極地區(qū);1991年和1992年的兩次北極觀光任務(wù)則改由“蘇聯(lián)”號承擔(dān);1993年夏,專門進(jìn)行了豪華改裝的“亞馬爾半島”號核動力破冰船又三赴北極旅行?!皠倮?0周年”號也進(jìn)行了針對游客的船上休閑生活的設(shè)施改造,并于2008年6月從摩爾曼斯克出發(fā)首次赴北極觀光,當(dāng)年共往返北極3次。而每位游客的一次為期3周左右的核動力破冰船極地之旅約耗資25000美元。目前在役的“北極”級核動力破冰船隸屬俄聯(lián)邦政府,由摩爾曼斯克船運(yùn)公司(MSCO)規(guī)劃使用,駐地位于俄羅斯海軍北方艦隊摩爾曼斯克基地,主要在西伯利亞北部海域執(zhí)行科考和北極觀光運(yùn)輸任務(wù)。
核潛艇、核航母的退役,不是常規(guī)潛艇、常規(guī)航母的退役概念,后者只不過相當(dāng)于拆船。核潛艇、核航母包含有復(fù)雜的核反應(yīng)堆,退役就意味著要拆除這個棘手的裝置。核反應(yīng)堆不是煤油爐,能夠說熄滅就熄滅,如何結(jié)束鏈?zhǔn)椒磻?yīng),如何安全處理剩余核物質(zhì),如何處理帶有放射性的各套裝置,都是非常麻煩的過程。其實(shí)不僅僅核潛艇,民用核電站的退役也會遇到同樣問題,福島核電站就是一個側(cè)面例子。蘇聯(lián)核潛艇退役,就曾遇到了這些巨大難題。
蘇聯(lián)解體后,大量核潛艇由于缺乏退役拆解技術(shù),只能采用荒港停泊法,棄置在港口內(nèi)形成“核潛艇墳場”。這實(shí)際上是一種拖延戰(zhàn)術(shù),如果不能盡早安全退役,遲早會引發(fā)嚴(yán)重環(huán)境問題。此前真正解決退役技術(shù)的只有美國一家。包括英國退役核潛艇,以及一些蘇聯(lián)、俄羅斯退役核潛艇,都依靠美國技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全拆解。核動力船舶的退役過程,程序復(fù)雜而且成本高昂,前一段時間美國“企業(yè)”號核動力航母的拆船合同,居然就高達(dá)7.45億美元。正因如此,美國老舊核潛艇的退役也經(jīng)常磨磨蹭蹭,常常棄置在港口內(nèi)等著生銹。
在將“西伯利亞”號拖運(yùn)到Nerpa造船廠之前,需要對其進(jìn)行全面的工程和放射性調(diào)查?!拔鞑麃啞碧栐媱澯?1月11日拖運(yùn)到Nerpa造船廠,但由于當(dāng)時廠內(nèi)有其它船只以及“航運(yùn)的復(fù)雜性”而延期,據(jù)Nerpa造船廠消息,將盡快把“西伯利亞”號拖運(yùn)到廠內(nèi)。Atomflot公司首席工程師稱,“西伯利亞”號的反應(yīng)堆將于2017年在Nerpa造船廠拆除,屆時,破冰船的大部分金屬將被鋸成碎片并回收利用,這種方法可以為原計劃拆解成本(2500萬美元)節(jié)省1000萬美元。據(jù)一位核專家所說,雖然俄羅斯在核潛艇退役方面很有經(jīng)驗,但從未拆解過核破冰船,核破冰船的拆解依然存在很多尚未解決的問題,Atomflot公司還未制定出安全拆解計劃。
來源:中國網(wǎng)