近日，美國海軍一艘海狼級核潛艇二號艇“康涅狄格號”發生了水下碰撞事故，引發了大家對核潛艇的安全措施的擔憂——如果核潛艇在水下發生碰撞事故，會不會導致核泄漏？核動力裝置能夠獲得超強的續航力，例如海狼級使用的S6W型反應堆，20多年才需要更換一次核燃料，因此深受青睞。
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但危險也顯而易見，如果發生碰撞、沉沒等事故，可對周圍環境產生不同程度的影響。
目前，關於這一事件公開的信息比較有限，碰撞的具體情況我們不得而知，這篇文章主要是分析一下，核潛艇的核動力裝置究竟是什麼情況，發生碰撞后導致核泄漏的可能性。
Part.1
使用核動力的船舶艦艇，其實就是一座座海上核反應堆
據不完全統計，目前世界上有160多艘在役的核動力船舶，艦（艇）載核反應堆數量超過200個。這些船舶中，大部分是核潛艇。
根據勞埃德船級社的數據，從1950年代以來，大約有700座核反應堆在海上使用。截止2021年，美國海軍在役的艦（艇）載核反應堆數量超過100個。
由於核潛艇長時間在海洋上運行，所到之處經緯度跨度極大，海況也不同，因此，對核反應堆的緊湊性、耐用性、堅固程度等的要求比陸地上的核電站高得多。
核潛艇上搭載的反應堆通常有以下三個特點：
第一，整體抗衝擊能力要比核電站強。核潛艇上使用的核燃料、元件和各種模塊需要在極端操作下持續工作，因此，抗衝擊能力要比陸地上的反應堆強，才能應對包括碰撞、被反潛武器擊中等極端情況下的衝擊。
同時，反應堆還需要快速、頻繁地改變輸出功率，以適應相關戰術需要。
第二，要有高效的屏蔽裝置防止人員被輻射危害。由於核潛艇上的人員長時間在封閉環境中工作，因此，反應堆要有高效的屏蔽裝置，並從設計上防止高放射性裂變產物進入冷卻劑，減少艇員在輻射中暴露的時間。
根據美國海軍對核潛艇非動力艙內輻射水平的要求，艇員受到的輻射甚至要比在日常生活環境中更低。
第三，核潛艇上的反應堆還需要足夠緊湊和安靜。在緊湊性方面，由於潛艇上的空間有限，美軍核潛艇主要使用高濃鈾燃料的壓水反應堆，即便如此，艇載反應堆的輸出功率還是要低於陸基核電站。以海狼級為例，輸出功率為43兆瓦，而陸基核電站可達到上千兆瓦。
此外，潛艇上的反應堆還需採用靜音設計，一方面是降低被反潛平台發現的概率，另一方面也是給艇員創造一個良好的環境。
Part.2
水下碰撞，究竟會不會造成核泄漏？要看具體情況
如果碰撞發生在艇艏或者圍殼附近，一般不會傷及安裝在中後部的核反應堆。但如果碰撞發生的位置正好處於反應堆所在的艙段，那麼核泄漏的概率就大大增加，具體取決於反應堆的結構是否受損。
以2000年爆炸沉沒的“庫爾斯克號”核潛艇為例，雖然艇艏已經被炸得面目全非，反應堆也受到爆炸的衝擊，但主體結構卻沒有受到影響。
這是因為，“庫爾斯克號”上搭載的兩座OK-650b反應堆使用的濃縮鈾封裝在鋯金屬管中，被20至30厘米厚的鋼製外殼包裹着，外殼之外還覆蓋了一層厚度為1.5米的合金鋼製的屏蔽裝置。
從這個結構可以看出，只要最裡面的鋯金屬管沒有撞破裂，那麼核泄漏就可以控制。
除了封裝濃縮鈾的最內層模塊外，放射性物質還可能留存在堆體其他內部構件上——比如反應堆冷卻劑通過管道系統時帶走一些放射性產物。正常情況下這些放射性產物會被凈化系統去除，但如果艇體破裂傷及反應堆的管道系統，也會造成一定程度的放射性污染。
通過以上分析我們得知，核潛艇在水下發生碰撞是否發生核泄漏，取決於撞擊的位置。同時，反應堆的多重屏障也會起到保護的作用，即便像“庫爾斯克號”那樣，艇艏被炸得面目全非，也可能不發生核泄漏。
後來俄羅斯方面的調查發現，爆炸沉沒的“庫爾斯克號”核潛艇之所以沒造成嚴重的後果，是由於反應堆艙的值班人員在第一次爆炸后將自己反鎖在艙內，關閉了反應堆。
Part.3
一旦發生核泄漏，會產生哪些影響？
萬一核潛艇由於碰撞等事故發生了核泄漏，評估影響後果還需要結合事故深度。
如果發生在淺海，那麼問題就很尖銳和棘手了。
一方面，淺海如果發生核泄漏，會嚴重破壞海洋生態環境；另一方面，由於事故深度太淺，需要着手打撈才能解除隱患。而對於那些已經沉沒在深海中、成為輻射源的核潛艇殘骸，目前只能依靠海洋的稀釋作用降低影響。
庫爾斯克號之所以備受矚目，是因為事故發生的深度只有108米，屬於在淺水海域，一旦發生核泄漏，那是非常危險的。
Part.4
如果核泄漏發生在深海，又如何呢？
我們以挪威海洋研究所對1989年沉沒的蘇聯К-278核潛艇研究為例，其沉沒深度為1680米，由於深海環境的稀釋作用，而且鮮有魚類在如此深的環境中生存，因此對挪威海岸的影響相對要小一些。
然而，這艘核潛艇目前仍然是巴倫支海海底一個不斷對外輻射的源，加上兩枚鈈核彈頭無法打撈，該艇周圍的放射性銫含量要比正常水平高出100萬倍。
因此，核潛艇在深海沉沒，也會對環境造成影響。
此外，本次事件中的海狼級核潛艇二號艇搭載的S6W型反應堆使用93%的高濃縮鈾-235，理論上已經達到武器級的水平（其他國家的核潛艇一般使用7%至45%不等的鈾-235）。
據美國國家核安全管理局的數據，美國海軍每年消耗2.5噸的高濃縮鈾以支持各種艦艇的核反應堆使用，佔全球海軍高濃縮鈾使用量的60%，能夠造至少100件不同當量的核武器。
Part.5
結語
總得來說，雖然核反應堆的技術已漸趨成熟和穩定，但用於作戰的核潛艇會面臨各種遭遇，一旦發生水下碰撞或者其他事故，破壞了堆體及周圍帶有放射性物質的管道，就會造成不同程度的放射性污染。
因此，事故發生后，明智之舉應該是立即查明原因、組織行動，從而降低影響。因為一旦發生核泄漏，不管事故深度在淺海或深海，都可能對生活環境和海洋生態環境造成惡劣影響。
本文轉自中國科普博覽