美《2024財年核武器庫存管理計劃》概要

2023 年11 月27 日，美國能源部國家核軍工管理局（簡稱“軍工局”）發(fā)布《2024 財年核武器庫存管理計劃》，披露了近年來在核彈頭現(xiàn)代化改造、生產(chǎn)設施現(xiàn)代化等方面的進展以及近期發(fā)展目標，相關(guān)情況值得關(guān)注。美從1994 年開始實施核武器庫存管理計劃，目的是持續(xù)提升核軍工科研生產(chǎn)能力，在禁止核試驗條件下維持核武器安全可靠有效。軍工局是美核武器庫存管理計劃的執(zhí)行機構(gòu)，每年滾動更新核武器庫存管理計劃報告。

1 核彈頭現(xiàn)代化改造

核彈頭現(xiàn)代化改造項目主要包括4 個現(xiàn)有核彈頭和1個新彈頭研發(fā)項目。

1.1 B61-12延壽項目

2021 年11 月，軍工局完成首枚B61-12 核航彈生產(chǎn)交付。經(jīng)核武器委員會批準，B61-12 核航彈正式進入核武庫，并于2022年6月開始批量生產(chǎn)。目前，軍工局正在開展B61-12 核航彈與B-21戰(zhàn)略轟炸機的兼容性認證工作。

1.2 W88改型370項目

W88 改型370 彈頭用于取代核武庫中較為老舊的W88 彈頭，配裝“三叉戟”-2D5 潛射彈道導彈。2021 年7 月，軍工局完成首枚W88 改型370 彈頭生產(chǎn)交付。經(jīng)核武器委員會批準，W88改型370 彈頭于2021 年12 月正式進入核武庫，于2022 年6 月開始批量生產(chǎn)，目前已交付海軍，并初步形成作戰(zhàn)能力。

1.3 W80-4延壽項目

W80-4彈頭用于取代現(xiàn)役W80-1彈頭，配裝AGM-181空射巡航導彈。W80-4彈頭已于2023年進入生產(chǎn)工程階段，從研制階段逐漸向生產(chǎn)階段過渡，并與AGM-181 空射巡航導彈完成首次聯(lián)合飛行試驗。2024 財年，軍工局將繼續(xù)與空軍進行聯(lián)合飛行試驗，并有望在2027 財年交付首枚W80-4彈頭。

1.4 W87-1改造項目

W87-1 彈頭用于取代核武庫中較為老舊的W78 彈頭，配裝LGM-35A“哨兵”洲際彈道導彈。2022 年12 月，軍工局完成W87-1 彈頭概念設計評審。經(jīng)核武器委員會批準，W87-1彈頭于2023 年5 月進入研制工程階段。根據(jù)設計成本報告和進度風險分析，軍工局將首枚彈頭的交付節(jié)點從2030財年調(diào)整到2031—2032財年。

1.5 W93項目

W93 彈頭未來用于配裝潛射彈道導彈。經(jīng)核武器委員會批準，W93 彈頭已于2022 年5 月進入可行性研究和方案設計階段，軍工局明確將在2034—2036財年交付首枚W93彈頭。

2 生產(chǎn)現(xiàn)代化

生產(chǎn)現(xiàn)代化項目主要負責推動基礎設施、技術(shù)和生產(chǎn)方法的現(xiàn)代化進程，以滿足核武器庫存管理的要求，主要包括钚、鈾等戰(zhàn)略材料的現(xiàn)代化項目，以及國內(nèi)鈾濃縮項目等。

2.1 钚現(xiàn)代化項目

钚彈芯生產(chǎn)是钚現(xiàn)代化項目的最高優(yōu)先事項。钚彈芯是核武器的關(guān)鍵組成部分，美在洛斯·阿拉莫斯國家實驗室和薩凡納河場址雙線布局钚彈芯生產(chǎn)設施，目標是2030 年具備年產(chǎn)80枚钚彈芯的能力，其中：洛斯·阿拉莫斯年產(chǎn)30枚，薩凡納河年產(chǎn)50枚。

2.1.1 洛斯·阿拉莫斯钚彈芯生產(chǎn)

軍工局整體延后了洛斯·阿拉莫斯钚彈芯生產(chǎn)計劃的節(jié)點目標，具體包括：將首枚新钚彈芯交付節(jié)點由2023 財年推遲至2025 財年、取消2024 財年具備年產(chǎn)10 枚彈芯能力的節(jié)點目標、將具備年產(chǎn)30 枚彈芯能力的節(jié)點目標由2026財年推遲至2028財年、將洛斯·阿拉莫斯钚彈芯生產(chǎn)設施的交付節(jié)點由2028 財年推遲至2031財年。

2.1.2 薩凡納河钚彈芯生產(chǎn)

根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)評估，軍工局認為薩凡納河2030年無法實現(xiàn)年產(chǎn)50枚彈芯的目標。為集中資源保障薩凡納河彈芯生產(chǎn)能力建設，軍工局統(tǒng)籌考慮生產(chǎn)現(xiàn)代化項目各子項目優(yōu)先次序，做出如下進度調(diào)整：一是為避免通貨膨脹過高、供應鏈中斷和勞動力等問題，保證在建項目按期交付，2024—2026 財年暫停含能材料表征項目，并將該項目和高能炸藥合成、配制和生產(chǎn)設施交付節(jié)點由2030財年推遲至2034財年。二是為優(yōu)先保障薩凡納河钚加工設施勞動力需求，2024—2026財年暫停氚提純設施建設，并將設施交付節(jié)點由2029—2031財年推遲至2033—2035財年。

2.2 鈾現(xiàn)代化項目

鈾現(xiàn)代化項目主要通過對高濃鈾加工、提純、加工和其他操作的基礎設施進行現(xiàn)代化改造，滿足核武庫、海軍反應堆以及核不擴散的高濃鈾需求。

對于鈾現(xiàn)代化項目，軍工局主要做出如下進度調(diào)整：一是由于冷卻水供應不足且需要更換部件，將Y-12 場址電解精煉設備的交付節(jié)點由2023財年推遲至2024財年。二是由于制造供應商延遲接收設備，將Y-12 場址煅燒爐的交付節(jié)點由2023財年推遲至2026財年。三是受承包商業(yè)績低于預期、新冠肺炎疫情、勞動力可用性、采購成本等多方面因素影響，將鈾加工設施交付節(jié)點由2027財年推遲至2029財年。

2.3 氚現(xiàn)代化項目

氚現(xiàn)代化項目主要是利用田納西流域管理局運營的瓦茨巴核電廠1號和2號機組生產(chǎn)軍用氚，以滿足國家安全要求。

2022 財年，瓦茨巴核電廠2 號機組完成了544 個可燃吸收棒的輻照（第4 個輻照周期），并開始1104 個可燃吸收棒輻照（第5 個輻照周期）。為支持氚生產(chǎn)，田納西河流域管理局2023年3月向美國核管會提交了許可證修正申請，將每個輻照周期可燃吸收棒數(shù)量上限提高39%。另外，為優(yōu)先考慮其他生產(chǎn)現(xiàn)代化項目的需求，軍工局將2025 財年的節(jié)點目標“在18 個月的輻照周期內(nèi)使用瓦茨巴核電廠兩臺機組生產(chǎn)3300克氚”中的產(chǎn)氚量降低至“2800克”。

2023財年，薩凡納河完成了6次氚提取。為優(yōu)先考慮其他生產(chǎn)現(xiàn)代化項目需求，2027 財年的節(jié)點目標“從薩凡納河可用的可燃吸收棒中提取3300 克氚”中的氚提取量降低至“2800 克”。另外，為了消除歧義，將2026 財年節(jié)點目標“將氚提取設施的年提取量從1 次增加到8 次”更名為“將氚提取設施在單個財年內(nèi)的提取量從1 次增加到8 次”，并將實現(xiàn)時間推遲到2029 財年。

2.4 國內(nèi)鈾濃縮項目

自2013 年帕杜卡氣體擴散廠停運以來，美國一直缺乏自主濃縮鈾生產(chǎn)能力。國內(nèi)鈾濃縮項目負責確保美國內(nèi)濃縮鈾的可靠供應，以滿足國家安全要求。

作為國內(nèi)鈾濃縮離心機實驗項目的一部分，橡樹嶺國家實驗室已完成首個實驗室規(guī)模離心機級聯(lián)測試。軍工局正在資助橡樹嶺國家實驗室離心機設計平臺的離心機研發(fā)工作。2024財年，橡樹嶺國家實驗室計劃完成一項設施擴建項目，以容納工程規(guī)模離心機示范級聯(lián)，進一步評估小型離心機的性能。

3 庫存科學、技術(shù)和工程

庫存科學、技術(shù)和工程項目主要負責提供核武器庫存管理所需的研究、開發(fā)、鑒定、認證、測試和評估能力，還致力于維持軍工局人才隊伍的能力水平，滿足當下和未來核武器庫存管理的人才需求。

3.1 次臨界實驗項目

美通過次臨界實驗模擬核武器內(nèi)爆動作過程，評估庫存核武器狀態(tài)和新型設計方案與工藝，并儲備恢復核試驗所需資源和能力。

2022年，軍工局使用Z箍縮設施連續(xù)開展了兩次實驗，測量老化钚的動態(tài)響應行為，這是該設施開展的首次背靠背钚實驗。另外，軍工局還將“天蝎座”先進源和探測器交付節(jié)點由2027財年推遲至2030財年。

3.2 慣性約束聚變項目

慣性約束聚變項目主要是通過持續(xù)開展核聚變實驗研究，在實驗室內(nèi)創(chuàng)造類似核爆的高溫高壓高密度環(huán)境，為核武器數(shù)值模擬提供機理和數(shù)據(jù)支持。

2022 年12 月，慣性約束聚變項目實現(xiàn)了一個歷史性里程碑：國家點火裝置首次實現(xiàn)凈能量增益，即聚變反應產(chǎn)生的能量（3.15兆焦）超過了用于直接驅(qū)動實驗的激光能量（2.05 兆焦）。軍工局目前正在制定先進慣性約束聚變和脈沖功率發(fā)展路線圖，明確先進慣性約束聚變技術(shù)和脈沖功率技術(shù)未來發(fā)展目標，加快核聚變實驗平臺建設，為未來激光驅(qū)動慣性約束聚變和脈沖功率設施發(fā)展提供技術(shù)支持，實現(xiàn)在實驗室中產(chǎn)生200兆焦聚變能量的目標。

3.3 先進模擬與計算項目

美實施先進模擬與計算項目，持續(xù)發(fā)展超級計算機，開發(fā)多機理耦合模型和模擬軟件，以實現(xiàn)對核武器全系統(tǒng)、多物理過程進行綜合性、高保真數(shù)值模擬。

軍工局目前正在持續(xù)推進項目進程，預計將于2024 財年末在勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室部署首臺“酋長巖”百億億次級超算系統(tǒng)，并推進核武器代碼庫現(xiàn)代化。

4 小結(jié)

美國高度重視核武器庫存管理計劃的制定與實施，近30 年的持續(xù)投入解決了許多核武器庫存問題，有力支持了美核武器和核軍工能力發(fā)展。在核武器庫存管理計劃的支持下，美開發(fā)并建成了一批世界領(lǐng)先的大科學裝置，如國家點火裝置、超級計算機、雙軸X 射線流體動力學試驗裝置等，利用這些裝置和原有科研設施，實現(xiàn)了對核武器爆炸的全物理、全過程的高置信度三維數(shù)值模擬。近年來，美核行業(yè)人才流失情況嚴重，嚴重阻礙了其核工業(yè)的發(fā)展。2024 財年核武器庫存管理計劃也指出，人才短缺是限制美國钚彈芯生產(chǎn)能力提升的重要因素之一。