海军之外的核动力·第八
海军之外的核动力·第八
作者:理查德·休利特·美国
弗朗西施·邓肯·美国
出自————《核海军1946-1962年》
出自————《战争通史》
艾森豪威尔政府放弃航空母舰反应堆的决定,给里科弗建造核动力水面舰艇的希望以沉重打击。然而,这项决定却奠定了新的事业的基础,而使里科弗及其机构远远离开他们熟悉的海军机关、工程实验室和造船厂的世界。
下面叙述的是,里科弗和他的同僚如何把残缺不全的航空母舰反应堆工程改造成为一项巨大的、组织机构复杂的建造世界上第一个全规模核电站的事业。在宾夕法尼亚州希平港建造反应堆装置的民用动力工程,把里科弗的方法和哲理带进一个私人工业将来予以发展的新的技术领域。在技术工作的管理方面和在动力反应堆的设计方面所创造的样板,将影响美国以后几十年的核子技术。里科弗班子在这项成就中所起的作用,将是本章的主题。
核动力和航空母舰反应堆
利用核能发电的想法,一开始就影响海军工程。1946年春,发展丹尼尔斯反应堆的计划,推动了海军派送一部分人去橡树岭学习,并第一次实际把海军带入原子能世界。航空母舰反应堆的规模,它潜在的发电能力,顺应正好使人们想到用它发电。
1951年2月,正当里科弗把他的航空母舰反应堆的想法简单汇报给军事联络委员会的时候,该委员会主席罗伯特·勒巴伦提出了核能发电的可能性问题。化学工程师勒巴伦已经深深卷入武装部队增加核武器生产的工作中。他提出的一种想法是,航空母舰反应堆要设计得既能作陆上原型堆,又能发电,此时正值朝鲜战争时期,电力不足。任何大型动力反应堆还都生产相当数量的钚,这种钚如能从反应堆里回收的话,则在一定的条件下,可以用来制造核武器。一个工程同时满足这三个要求,这一设想是很诱人的,但里科弗警告说,这些要求是互相矛盾的。例如,航空母舰反应堆应该设计成尽可能不换料而长期运行,但是这样会拖延钚的回收时间,并造成钚不能满足制造核武器的需要。此外,民用动力堆不需船用推进系统的运行和机动性好或者结构坚实等要求。里科弗是从一个死心眼的工程领导者的角度来考虑航空母舰反应堆的。对他来说,如果海军需要航空母舰,则重点应该是航空母舰。但是,对钚和动力的需要非常迫切,再加上美国工业对核动力系统的兴趣与日俱增,这项工程要综合多种目标几乎是不可抗拒的。
正如第七章所述,里科弗在1951年就已经把多用途反应堆的设想束之高阁。威斯汀豪斯公司的研究报告是一年以后拿出来的,陆上原型堆已准备专门设计成船用的。但对多用途反应堆的兴趣依然存在。1951年以来,原子能委员会一直在考虑建造这样一个反应堆的可能性,即它既能生产核武器用的钚,同时供应国防工业电力,又能提供设计船用推进装置所需的工程数据。这种反应堆的前景,在委员中间引起的兴趣比在反应堆专家中间还要浓厚。津恩已全部投身于钚生产反应堆,阿贡正在为原子能委员会的萨凡纳河新装置发展这种反应堆。通用电气公司也同样忙于汉福德的任务和A号及B号潜艇动力装置的工作。哈夫斯塔德可能是最后一个估计到这种挑战的,即从军事上向原子能委员会提出需要反应堆产物。1952年春,他置原子能委员会对多用途反应堆的兴趣于不顾,坚持集中了反应堆发展部及其承包商的力量搞钚生产。哈夫斯塔德打算暂时依靠私人工业进行动力反应堆的研究。
由于哈夫斯塔德的鼓励,私人工业已经对建造动力反应堆表现出浓厚的兴趣,1951年,原子能委员会批准了私人动力公司和工业制造商的四个研究小组接触秘密资料,这些资料可以使他们进行核动力的经济性比较。在这些书面研究的初步结果的鼓舞之下,原子能委员会于1952年初邀请这几个研究小组和另外一些公司提出动力-钚反应堆的实际设计和建造计划。1952年夏,私人工业至少是在考虑一项与原子能委员会共同冒险的计划。私人公用事业公司将提供工地和建造整个装置。原子能委员会将付款和管理这个反应堆,并且回收核武器用的钚。该公司将拥有发电设备并出售发出的电力。
私人工业对动力反应堆的兴趣,在某种程度上,可指望减轻一些对海军的把航空母舰反应堆搞成重要的动力堆的压力,但里科弗并没有完全摆脱这种要求。尽管哈夫斯塔德等人努力使建造多用途反应堆的想法泄气,但是原子能委员会不放弃这种想法。1952年9月,原子能委员会在研究里科弗及其助理提出的航空母舰原型堆选址的标准时,把动力堆的位置从最后一位提到了第一位。在谈了安全性、征购土地、技术要求和行政安排等问题之后,里科弗提到动力与选点要结合考虑,这个点要接近公用事业公司和考虑动力的售价。但原子能委员会却背道而驰,确定把这项头号工程的点放在“动力价格高的地区”。
私人工业对核动力的与日俱增的兴趣,在某些方面,使航空母舰工程偏重于动力生产的方向,而牺牲了其作为核动力航空母舰陆上原型堆的作用。在国会和行政部门,特别是在象内政部和田纳西河流域管理局那样的机关里,有一批强硬分子,他们提出核动力要严格作为政府事业来发展,以防止私人垄断新能源。对于这些人来说,私人工业的积极性使航空母舰工程作为反对私人垄断的堡垒作用的意义大为增加。不管里科弗是不是愿意,他于1952年底发现,航空母舰工程已经变成美国原有的公共动力和私人动力利益冲突的抵押品,这场斗争至少起源于田纳西流域管理局,而且在航空母舰原型堆被人遗忘之后还将长期继续斗争下去。
里科弗不打算在1953年初利用这些力量来推翻艾森豪威尔政府反对航空母舰的决定。他宁愿首先从企图利用联邦政府资金以获得经济效果的错误方向来抨击这项工程——造成方向错误的原因在于批评这项工程的人并不懂得相应的技术问题。里科弗是明显持有这一信念的,因此甚至在国家安全委员会于1953年4月22日作出坚定的决议之后,他还在努力恢复这项工程。里科弗拒绝放弃这一工程,并取得了负责海军航空兵的海军副部长约翰·弗洛伯格的支持,后者安排了在4月30日与勒巴伦和国防部副部长罗杰·凯斯会晤。勒巴伦表示他确信私人工业准备从事并投资于大型动力反应堆的发展,这一论点里科弗是不能从他与主要的承包商,如威斯汀豪斯公司和通用电气公司,打交道的经验中找到根据的。他也不接受勒巴伦关于这项工程值得为政府支持的时间还相当长的主张。凯斯和勒巴伦提出的反对这一工程的主要论点是,这种技术途径是错误的。他们认为,可以采用潜艇反应堆实现这一目的。里科弗提出了许多论点批驳这一观点,但他没有说服凯斯。这位国防部副部长决心不让航空母舰反应堆留有余地。
工业界与核动力
里科弗在挽救海军工程的孤注一掷之中,决定不顾已经预计到会使航空母舰反应堆僵死的事态有新的新发展。原子能委员会委员默里一直是里科弗在原子能委员会中的主要支持者,1953年3月31日斯特劳斯在国家安全委员会上宣称取消核动力航空母舰之后,他已经感到此项工程完结了。他向迪安主席建议,原子能委员会可考虑把航空母舰工程与民用动力工程结合起来搞,这样花钱不多,但可一箭双雕。原子能委员会非正式地讨论了这种可能性,而且没有放过这一机会,即总统于4月22日向迪安提出,把航空母舰工程改为非军事目标。默里带头起草了原子能委员会的建议,并且在迪安没有出席的情况下成了5月4日与艾森豪威尔会见时的这一想法的发言人。
原子能委员会的建议引证了政府给予“美国核动力的早期发展”以优先权的例子。委员们深信,加压轻水反应堆用于民用动力是有希望的。在政府决定停止原子能委员会仅有的实验动力工程——钠冷石墨慢化反应堆之后,这项方向改变的工程就显得特别重要。原子能委员会还赞成尽量利用私人工业。如果国会采纳原子能委员会提出的关于1946年的原子能法的修正案的话,这一做法是可以实行的。但即使在那时,原子能委员会认为,私人工业是不会担负起动力反应堆长期发展的财政重担。
在同一个星期里,原子能联合委员会也开始朝民用动力的方向前进了。5月1日,在有凯斯、勒巴伦和弗洛伯格参加的听证会上,斯特林·科尔主席和他的同事听取了凯斯对停止航空母舰反应堆的决定的解释,弗洛伯格认为,这一决定是一个“悲剧性的错误”。开始时,联合委员会是关心海军工程的命运的,但不久便开始更注意民用动力反应堆的想法了,特别是在海军作战部长海军上将威廉·费克特勒于5月6日的听证会上显示出对核航空母舰没有多少热情之后,那时,联合委员会也得到了一份原子能委员会给总统的关于敦促民用反应堆工程信件的副本,和底特律爱迪生公司董事长沃克·西斯勒的一项声明,声明说在他领导之下的若干公司准备从事动力反应堆的发展和建造。默里发表了一项声明驳斥上述要求,他的声明说,已经表示对参加原子能计划感兴趣的二十七家公司没有一家能够用自己的资金发展大型动力反应堆。联合委员会的结论是,凯斯对此一窍不通。
科尔决心要看到,政府把希望寄托在私人工业而不推迟动力反应堆的发展。几天之后,他高兴地得知,国家安全委员会已于5月6日批准原子能委员会在1954年财政年度的预算中以七百九十万美元用于以航空母舰反应堆的设计为基础的动力反应堆的研究和发展,但是他为政府未能批准任何建造经费而感到痛惜。科尔在给众议院拨款委员会的一封强硬的信件中抱怨说:“在我们的能力之外来侈谈我们现在应当拨款十亿美元以上来保持原子武器的优势,而对开始建造和平时期使用的起码的一座原子动力装置不肯花一分钱,我认为这不仅可笑,而且也很危险。这并不出自于经验考虑,而是愚蠢。”科尔敦促拨款委员会增加原子能委员会的建造经费预算,假如政府方面不这样做的话。
联合委员会在5月18日审查原子能委员会预算的时候,它自己支持动力反应堆是一点不含糊的。科尔和联合委员会的其他共和党成员毫不犹豫地起来反对政府在这一问题上所持的立场,并且给迪安和默里以充分机会来阐明其观点,即私人工业不准备大量投资于核动力。以众议员切特·霍利菲尔德为首的民主党成员则对可能由几个大公司垄断控制新能源提出警告,他们建议,应搞一项政府工程与之对抗。
1953年5月中旬,看起来原子能委员会已把动力工程从海军的转变为民用的而挽救了它。工作人员们已经在为这项新的任务拟订计划。摆在哈夫斯塔德面前的是两条道路。一条道路是里科弗应默里的要求而已经有所准备的,即继续把已有的海军工程搞下去,同时把船用的要求去掉。这条道路无疑会在最短的时间里建成一个运行的反应堆,但从哈夫斯塔德看来,它有明显的不足之处。里科弗在建造潜艇动力装置中提出的方法,不允许原子能委员会的实验室进行反应堆系统的探索性研究,也不允许私人公司或者集团从事象西斯勒提出的独立的发展工程。哈夫斯塔德认为,里科弗可能只对设计稍作必要的修改而转为民用,然后就进入反应堆的建造,同时实行他在海军计划中实行的那种严格控制。在哈夫斯塔德看来,这条道路将使原子能委员会获得一个工作反应堆,但他担心核动力系统可能不是效率最高和最经济的。至于对工业界的参与,里科弗是不愿意走得更远一些的,即允许工业界的代表在这项工程中的工作比1946年在丹尼尔斯堆所做的更多一些,除威斯汀豪斯公司和从事这一装置运行的私人公用事业公司之外,他不想让别人再来分担责任。
第二条道路是生产反应堆处处长斯图尔特·麦克莱恩推荐的,看来更合哈夫斯塔德的意。麦克莱恩从事大型钚生产反应堆的设计探索已有几个月了,这一工作为动力系统打开了各种可能渠道。阿贡在麦克莱恩的指导下,已经以每年花费近二百万美元的代价进行用轻水和重水作慢化剂和冷却剂的反应堆研究。其它实验室和原子能委员会的承包商也已经研究了低浓缩铀反应堆,这些反应堆与里科弗提出的航空母舰工程反应堆大同小异。麦克莱恩认为,在方案确定之前,花几个月的时间比较一下各种可能性是值得的。例如,很可能有这样的情况,即这些研究所造成的反应堆发出的功率可能超过里科弗当时提出的航空母舰反应堆修改方案的总量。只有大型反应堆发出的电力的价格才能接近普通电站。
麦克莱恩还赞成设立一个比较公开的灵活的机构,不要置于里科弗的控制之下。里科弗已经把潜艇工程的发展工作逐步从阿贡移到了威斯汀豪斯公司,所以阿贡在1952年初所负的海军反应堆的责任已经剩下无几。里科弗在贝蒂斯已经建立了一支短小精悍的队伍,这支队伍几乎与原子能委员会及其承包商的其它部门毫无联系。如果把动力反应堆的任务交给里科弗,那么原子能委员会的实验室和私人工业实际上没有机会参与这项工作。麦克莱恩认为,发展好的动力反应堆要广集美国各实验室和工业界的各种人材。
哈夫斯塔德毫不犹豫地选取了麦克莱恩的道路。他承认里科弗在建造“魟鱼”中作出了杰出的成绩,但动力反应堆设计之复杂对他来说则完全是新的。重点放在部件生产的海军那帮人似乎是不会对需要数月甚至数年做试验的新想法有耐心。假如不走这条道路的话,原子能委员会怎么会有希望发展真正基于最新技术的动力反应堆呢?哈夫斯塔德的这一立场得到了他自己的工作人员,特别是他聘雇的工业动力处长罗伯特·彼得森工程师的支持。
原子能委员会干事长马里恩·博耶倾向于哈夫斯塔德和彼得森的意见。博耶原任新泽西州标准石油公司副董事长,他相信企业间的合作和走工业界的道路。同时,他或许比他的下属更懂得原子能委员会正在肩负的建造动力反应堆的压力。科尔在给众议院拨款委员会的信件中提到,联合委员会对此项工程特别怀有兴趣,并期待原子能委员会能拿出积极的建议来。默里对这项工程非常关切,他嘱咐原子能委员会及其工作人员,五月底他不在华盛顿时,不要承担任何义务。博耶自己没有作任何正式推荐就把哈夫斯塔德的报告送交了原子能委员会。
默里回来之后,事态变得更麻烦了,委员们决定在1953年6月16日召开没有工作人员出席(甚至包括博耶在内)的常务会议。这样,讨论的情况没有记录,只有这一结论,即现在称作压水堆的新工程将仿照航空母舰反应堆方案,并交由海军反应堆处负责,哈夫斯塔德负责总监督。委员们还批准了一项里科弗班子起草的指示,要求该堆采用低浓缩铀和加压轻水。这项指示还具体规定了净功率量和蒸汽压力。里科弗在一个星期之内又起草了让哈夫斯塔德签署的反映委员们决定的文件,下达到有关现场。
6月16日常务会议的决定,从技术上讲,只是为原子能委员会的工作人员制定了方向性政策,并没有正式通过这项工程。这时,哈夫斯塔德完成了他的修改报告,原子能委员会也换了新的主席,这一根本性变化给了那些反对走海军这条路的人们以第二次机会。1953年7月1日,曾任艾森豪威尔原子能特别助理六个月的刘易斯·斯特劳斯接替迪安担任了主席。斯特劳斯与政府支持民用动力工程的决定有密切的联系,他具有金融家的经验,与工业界有密切来往,可能会支持工业界的利益。工作人员们很快懂得,斯特劳斯是一位退役的后备海军将军,但他并不会自动地倾向海军工程。事实上,斯特劳斯对他以前与海军的联系是很敏感的,他是想往后缩,避免以任何充当海军“走卒”的面貌出现。
有了新的主席,必然要对6月16日决定再作审查。哈夫斯塔德、彼得森以及那些希望修改这一决定的人们,现在只得依靠这位新主席和委员亨利·史密斯了,史密斯是一位物理学家,曼哈顿工程史密斯报告的作者。他熟知原子能委员会的研究和反应堆发展计划,可望能赞赏哈夫斯塔德和麦克莱恩所鼓吹的走进行广泛研究的路子。哈夫斯塔德原报告的第一修改稿只提出了一些勉强的技术要求,并且他于6月23日送至有关现场。斯特劳斯和史密斯都感到很难相信这些数据完全不是取白海军反应堆的。只有在里科弗引伸这一主张以及与史密斯就此讨论了之后,这两位委员才明白,航空母舰反应堆的所有特点都已被删掉。
彼得森于7月9日又向原子能委员会请求搞一个更大、经济性更好的反应堆。虽然委员们是理解他的这一立场的,但是他们感到,建造一座大功率反应堆,在技术上迈的步子太大了。里科弗断言,现有的技术造不出适合这么大功率的动力装置的压力容器。
随着原子能委员会讨论的继续下去,这个问题看来会很好解决,但里科弗注意到,哈夫斯塔德和彼得森正紧张地注视着会议室的大门,好象是在盼望什么人的到来。突然,信使带着联合委员会的特别信件来到了。这封信通知原子能委员会,科尔向众议院拨款委员会的呼吁已明显获得成功,原子能委员会的预算可能会有七百万美元用以开始建造压力堆。正如科尔所指出的,这项经费确立了“国会发起的计划”。联合委员会将“比以往怀有更大的兴趣”注意原子能委员会的进展。根据科尔的意见,联合委员会将要关注由于海军的方向而造成的“对海军过份重的要求”。科尔要求原子能委员会通知联合委员会,原子能委员会打算执行而尚未实施的“特别行政和组织计划”。这封信件是推翻把新工程交给海军反应堆处决定的最后一次尝试。
在与美国动力工业领袖的早期对话中,默里揣测,科尔信件是一种手法,目的在于使该工程摆脱里科弗的控制,从而保证工业界可以放手建造美国的第一个民用动力反应堆。斯特劳斯认为,把作决定的时间推迟到原子能委员会可以对形势作分析之后是明智的,但默里坚持不退让。原子能委员会已经花了一个月的时间研究了这项工程,并准备采取措施。在他看来,问题在于是原子能委员会还是联合委员会来主持美国的这项原子能计划。默里从这个角度把这个问题一提中来,原子能委员会立即表决再次支持6月16日决定。几个星期之后,原子能委员会向科尔递交了一份默里起草的信件,通知联合委员会它已责成里科弗全权负责这一压水堆。
默里很快发现,这一争端并非完全平息。不到几个星期,里科弗和默里自己的工作人员都送来报告,说工业界企图推翻这一决定。对里科弗也有若干口头攻击,工业界对建造动力反应堆的兴趣有了新的解释。默里感到有必要提醒原子能委员会的工作人员,注意反击破坏这一决定的企图,并且他坚持用他起草的文稿代替原子能委员会工作人员准备的给联合委员会的答复。他的文稿使人感到原子能委员会的决定是最后的并且充满热情,而不是探讨性的或者吞吞吐吐。
对里科弗和动力工程的新威胁于1953年8月又隐隐出现。总顾问委员会在华盛顿举行了一次会议,有的委员对原子能委员会未经与联合委员会协商而采取行动表示不满意。哈夫斯塔德还从几个国立实验室召集了一些代表,来对他们正在进行的动力反应堆系统的工作做解释。虽然他们注意不直接批评原子能委员会,但他们的意见给人留下这样的明显的印象,即这些实验室认为这一决定是不明智的。这些实验室领导人是从科学家的实验眼光看待这个问题的,他们反对把动力反应堆发展资金实际上全部投放到一个没有突出先进性的反应堆上。另外一个原因当然就是,里科弗咄咄逼人的态度在实验室引起的敌意。默里对企图把总顾问委员会摆在原子能委员会的对立面感到愤怒,并要求谴责哈夫斯塔德。原子能委员会不想这样做,但没有再提这个问题。
对这一决定的最后的攻击倒来自海军自己。海军部长安德森于8月20日告诉斯特劳斯,海军现在对这项工程没有要求,它与军事需要没有关系。安德森说,海军准备以任何形式与原子能委员会合作,包括重新安排里科弗的工作,假如他继续留在海军反应堆处会造成麻烦。默里顺利地使他的同事赞同反对这一想法。到8月底,各方面人士似乎都感到,原子能委员会不会再改变主意了。
原子能委员会的行动,实质上是里科弗的胜利。这首先是明显体现了对他在建造海军推进系统中所设立的体制的信任。就在这个月,1号原型堆成功地全功率运行了,这是他所声称的他可以在别人认为不可能的时间之内建成潜艇反应堆的活生生的证据。他晋升为少将之后(详见第六章介绍),海军再也不敢渺视他的成就。甚至更为重要的是,这项决定将对美国的反应堆发展产生深远的影响。它至少暂时使美国走上了真正致力于轻水反应堆系统发展的道路。它还意味着,原子能委员会将要使它的发展反应堆的主要工作沿着里科弗的坚定不移的工程道路前进,而不取国立实验室的以研究为方向的办法。最后,这项决定将要求美国的工业部门起码在这项工作开始的时候,接受里科弗及其机构提出的技术标准和管理控制。这项决定将使美国以后几十年的反应堆技术饰以它的色彩。
组织新工程
正如原子能委员会所料,里科弗及其同僚分秒必争地制订了压水堆计划。6月底,他们向哈夫斯塔德送交了一份动力装置经费的重新估算报告。哈夫斯塔德在匆忙之中汇总的一份呈报国家安全委员会的计划中,曾估计整个工程将要花一亿美元,其中建造经费约七千五百万美元,发展经费二千五百万美元。里科弗现在认为,建造经费不会超过五千五百万美元,其中包括建筑工程、购地、全部建筑物,反应堆、发电设备和初始装料等费用。这项工程要求在1957年秋完工,海军反应堆处将按照新的经费数字和这一完工日期进行工作。
海军反应堆处唯一可以遵循的依据是原子能委员会6月16日提出的笼统的技术要求。在原子能委员会的指示中,这一点是明确的,即时间和经费都有限。为了在有限的经费内迅速建成反应堆,反应堆处将不得不依靠为航空母舰反应堆发展的技术。这一点在里科弗的心目中是没有疑问的,即他的反应堆处必须象在潜艇工程中所执行的那样,保持强有力的集中的技术和行政控制。职责分工基本上与潜艇工程一样,威斯汀豪斯公司全权负责反应堆和主冷却剂回路,另一承包商(某建造公司或者私人公用事业公司)负责蒸汽轮机和发电设备。后者的任务同1号堆当中的电船分公司相似。
反应堆本体的设计任务是威斯汀豪斯公司的。1953年10月9日签署的威斯汀豪斯公司的补充合同,规定了该公司将按1954年财政年度的约一千九百五十万美元的经费进行反应堆和主热交换系统的设计、制造、安装和调试。虽然这项新的工程暂时使航空母舰反应堆的一切工作都陷于停顿,但它实际上是增加了贝蒂斯的工作量。早在1952年春里科弗把航空母舰工程的任务交给威斯汀豪斯公司的时候,围绕潜艇工程设立的还相当不完善的机构开始显得过时。里科弗抱怨,实验室的活动过多而分散,缺乏得当的协调和领导。韦弗按他的意见设立了四个部,即反应堆部、动力装置部、物理部和材料部。为了确保这几个部的工作同时能满足潜艇工程和航空母舰工程的要求,韦弗设立了一个小的工程办公室,由现任原子动力部副经理的约翰·辛普森领导。辛普森曾以一名青年工程师于1946年在橡树岭学习反应堆工程技术,并以一名最能干的技术经理出现于贝蒂斯机构之中。韦弗让辛普森负责与这项工程有关的一切活动的计划、进度和检查,并委派两名管理工程的工程师当他的助手。
辛普森及其为数有限的工作人员,打算第二年就在贝蒂斯应用里科弗的工程方法,但在1953年夏,即民用动力反应堆和潜艇舰队反应堆都交由贝蒂斯负责的时候,这项任务又一次使得这个机构显得招架不住。1954年初,在里科弗的压力之下,反应堆部和动力装置部宣布任务有了新的安排,除有关事宜之外,各部内的工程活动都有明确分工。最后的改组步骤是1954年9月1日完成的,那时里科弗坚决认为,贝蒂斯必须完全根据工程要求重新组建。这个机构的中心结构服从于四项反应堆工程:大型舰艇反应堆,民用动力反应堆,潜艇舰队反应堆和2号反应堆。这时,技术部门大多数被拆散,其人员都分别安排到这四项工程中。所以实际上,每一项工程自己都能满足自己设计和建造推进装置所需要的科学、工程和技术力量。根据新的需要作了调整之后,贝蒂斯正从一个从事单项潜艇工程的小型发展实验室演变成一个能够从事多种反应堆装置设计和建造的综合性机构。
选择工业伙伴
威斯汀豪斯公司是设计这座民用动力装置的中坚,但选择工业伙伴也是这项工程的同等重要的因素,这种工业伙伴可能是一个或几个从事这个装置发电部分的生产和运行的动力公司。原子能委员会已向艾森豪威尔政府证实,这项工程是私人工业参与发展核动力的机会,工业界也表示过对充当这样的伙伴的浓厚兴趣。原子能委员会建议,威斯汀豪斯公司进行反应堆的设计和建造,同时公用事业公司为这一装置发电部分提供资金,并负责建造和运行。
这样的愿望在纸面上是说得过去的,但默里指出,如果私人工业没有意识到这是一个机会,那么这一愿望是不能实现的。在原子能委员会作出决定把任务安排给里科弗和威斯汀豪斯公司一个多月以后,默里抱怨,政府方面仍然没有宣布建造压力堆的决定。斯特劳斯承认需要宣布一下,但他感到这件事必须留给总统去做。此时,艾森豪威尔及其顾问正在决定起草一份发言稿,总统将拿它向美国人民直言不讳地评述冷战问题。默里感到这是一个极好的想法,特别是在8月12日苏联成功地爆炸一个热核武器装置这一意外事件之后。在默里看来,美国宣布搞民用动力工程以响应俄国的好战姿态,可以获得极好的宣传效果。然而,后来的几个星期没有任何行动,错过了机会,默里变得没有耐心了。最后,他征得斯特劳斯的同意,于1953年10月22日在芝加哥的一批公用事业公司总经理会议上作讲话时,宣布了这一决定。
默里在芝加哥讲话中认为,民用动力装置在美国与苏联进行的你死我活的竞赛中,同热核武器一样重要。如果美国不采取措施为世界上能源缺乏的国家发展核能,那么美国不能长期指望有外国的铀矿来源,这种铀矿是核武器储备增加所需要的。他承认,私人工业还不能完全挑起动力反应堆的财政重担,但是他相信,政府和工业界的紧密伙伴关系将是达到经济核动力目标的保证。
默里讲话的目的在于唤起工业界的兴趣,但没有特别讲清楚工业界怎么参与。只有那些早年参加过工业界研究小组的公司才能从默里的一番陈述中有所揣测,即提出投资和建造一部分装置的建议是适宜的。但到1953年11月底为止,只收到两份建议,一份是南卡罗来纳州的一家公用事业公司的,一份是由四家大型动力公司和一家著名的建设公司组成的核动力集团的。默里认为,原子能委员会如能正式发出邀请,则可以引起更多的公司提出建议,有的或者对政府更为有利。在默里的敦促之下,原子能委员会正式发出邀请,要求建议书在1954年2月15日以前送到。
在2月期限之内,收到了九份建议书,其中匹兹堡杜基森照明公司 [ 注:Duquesne Light Company,杜基森照明公司。 ] 的最可取。该公司提出可以在它拥有的宾夕法尼亚州的希平港工地建造新电站。杜基森公司可以不要政府的资金,提供这个工地,建造汽轮发电机组,以及负责整个设施的运行和维修。这家公司还同意负担五百万美元的反应堆发展和建造经费,这个反应堆是威斯汀豪斯公司设计,原子能委员会所有的。该公司愿意以较高的价格,即以每度电八密尔 [ 译者注:一密尔为十分之一美分。 ] 的价格偿付反应堆产生的蒸汽。原子能委员会的工作人员估计,以五年合同为期,杜基森公司将支付三千万美元,另一家较吸引人的建议是二千四百万美元。根据杜基森公司提供的内容,原子能委员会还可以随便废除合同,而不会因此遭到谴责。十分明显,杜基森公司的建议远非只有应原子能委员会的邀请所产生的偶然兴趣。
这一兴趣出自于杜基森公司董事会主席菲利普·弗莱杰,弗莱杰是一位律师兼商务总经理,对这家匹兹堡动力公司举足轻重。虽然他的着眼点是使股东们高兴,但他并不害怕新的想法。原子能委员会于1950年要求工业界研究核能,这已经引起他的注意,并且他已经指定最杰出的工程师和总经理同他一起在当地的一所大学里学习原子能原理的课程。1953年春,弗莱杰向原子能委员会提出过同另一公司探索核动力现实性的共事冒险的建议。
然而,真正激起弗莱杰兴趣的是默里的讲话。默里的讲话使他感到震惊的地方是,美国继续要谋得国外铀资源取决于经济核动力的成就。他同意默里的看法,即在这一工作中工业界能起重要,他担心政府因为工业界提不出吸引人的伙伴条件而单独干起来。
在弗莱杰心中起同样重要作用的是,原子能委员会向比较小的动力公司发出邀请这样难得的机会。杜基森公司的财力有限,承担不起核电站的无底的任务,没有政府的资助也不想去建造这么一座电站。在这一情况下,杜基森公司可以根据它提出的建议,出一部分资金。弗莱杰还愿意进行这样的投机,即原始合同期满之后,原子能委员会可能愿意支付运行经费,这样该公司能以普通电站动力的价格支付核动力经费。如果这项工程确实带来长期的经济效果,那么仅就世界上的第一座全规模动力反应堆的出现而使杜基森公司和匹兹堡扬名而言,就不值得投资吗?弗莱杰认为,这是值得的。
原子能委员会毫无困难地接受了杜基森公司的建议。原子能委员会努力了若干年的政府和工业界的伙伴关系建立起来了。此外,杜基森公司出资三千万美元的协议条款,符合经济经营管理的要求。威斯汀豪斯公司乐于近匹兹堡建造电站,根据合同对方还是一位老主顾。在原子能委员会和威斯汀豪斯公司看来,几乎没有比这更好的安排了。
承包商队伍
即使里科弗接受这些前提,他还是深感领导这样复杂的伙伴关系面临着巨大的困难。首先,他将在熟悉的舰船局及其与海军供货商和造船商长期建立的关系范围之外工作。里科弗及其助理对于大型建设工程缺乏直接的经验,更不用说动力工业了。其次,新的组织机构之复杂将使海军反应堆处难以实行它在潜艇工程中采用的那种控制。虽然威斯汀豪斯公司和杜基森公司是仅有的主要承包商,但他们自己不能建造电站。威斯汀豪斯公司已经采取步骤物色负责整个电站设计的建筑公司,威斯汀豪斯公司和杜基森公司还都需要若干承包商,建造他们负责的那一部分电站。这样安排需要五个承包商,这些承包商下面还有上百家制造商和供货商。
选择承包商的过程本身,正变得越来越复杂。这样的日子一去不复返了,即里科弗及其助理可以非正式地对一批有潜在可能性的承包商调查,挑选他们认为的最理想者,然后由原子能委员会按常规办法批准。1953年夏选择威斯汀豪斯公司负责动力反应堆工程,已经惹起联合委员会的非难,大概是因为有些公司希望参加这项事业。原子能委员会以杜基森公司合同为开端,要求原子能委员会芝加哥业务处主任阿方索·塔马罗任命几个挑选承包商的委员会。这些委员会正式邀请工业公司递送建议书,根据原子能委员会的规定进行评选,然后向华盛顿呈报书面评选及推荐意见。
里科弗认为,委员会的评选程序既烦琐又迟缓,但这并没有使他想得到最好的承包商这一最终目标受到挫折。他的华盛顿助理和匹兹堡的盖格与挑选工作都有密切的联系,可以保证能选到有能力的承包商。1953年秋塔马罗任命的一个委员会,于1954年4月挑选了波士顿的斯通·韦伯斯特工程公司为建筑公司。一年之后,以芝加哥业务处的詹姆斯·雷米为首的委员会挑选了匹兹堡的德拉沃公司 [ 注:Dravo Corporation,德拉沃公司。 ] 担任电站反应堆部分的管道和其它设备的安装工作。在杜基森公司这一部分,弗莱杰未经与原子能委员会磋商,就于1955年2月挑选了伯恩斯·罗公司及其它两个有关公司。
对于诸如压力容器、蒸汽发生器、热交换器和反应堆材料等重大项目,海军反应堆处也对承包商的挑选及其工作情况实行它在潜艇工程中行使过的那种控制。里科弗及其助手是一支不可低估的力量。他们提出的要求是,实在的进度表、良好的工作状态和优秀的工作质量。他们提醒承包商注意核电站要求的非凡的标准。但里科弗根据经验知道,这样的警告对这些承包商是无济于事的,他们还没有尝过建造反应堆的苦头。
设计原则
海军反应堆处在起草原子能委员会1953年6月接受的反应堆装置基本技术要求时,立足点是现有的技术基础。应用加压水作慢化剂和冷却剂,在潜艇推进系统中已经做过大量试验,用低浓缩铀作核燃料的建议的依据是贝蒂斯为航空母舰反应堆已做了大量研究工作。采用每平方英寸六百磅的饱和蒸汽的方案源出自航空母舰反应堆的研究,这一研究表明这个数字与正被提出来的反应堆装置的实际最大值接近。然而,民用电站还需要一些对于里科弗班子是崭新的技术要求,如使用混凝土屏蔽和采用普通电站的汽轮机、发电机和辅助设备等。6月技术要求还提出,控制系统要尽量简单,燃料原件寿命尽可能长和换料时间尽可能短。
虽然这些基本技术要求把电站的总体性能定下来了,但不足以作为里科弗指导贝蒂斯的依据。如果他的反应堆处对贝蒂斯确要有里科弗主张的那种影响的话,那么有必要制定完全明确的“设计原则”。这个过程需要反应堆处集中海军工程的全部技术资料和经验,并决定如何把这些东西运用于新电站的基本原理。接着,高级助理们先是与里科弗,然后再与贝蒂斯的工程师一起进行一系列广泛的讨论,推敲设计原则的每一具体条文,这是一个普通的提出问题、探索、争论和重新考虑的过程,而最终形成了里科弗的技术文件。
设计过程包括确定电站的一般技术要求。按轻重缓急次序,计有:“(1)安全第一。(2)反应堆冷却剂必须置于密封系统之中。(3)与反应堆冷却剂接触的材料必须耐腐蚀。……(9)反应堆衰变热一定不能用电站外电源带出。”这些一般化的技术要求是司空见惯的,但并不因此而没有意义。这些技术要求反映了里科弗他们所作的深思熟虑的判断。这些要求一旦批准,里科弗的助理们和贝蒂斯的任何人,未经里科弗同意是不能更动的。设计的每一具体细节必须完全符合这些要求。
确定反应堆设计指标是一个更为困难的过程,它使海军反应堆处一连几个星期同贝蒂斯的科学家和工程师磋商。这些指标虽然比起技术要求来具体得多,但还是总的原则性的:
(1)活性区应设计成能用仪表来测量,以使在燃料元件寿期内的各种状态下,能测量燃料元件的温度、冷却剂温度、冷却剂流量、并与计算值比较。
(2)反应堆应安装探测和确定天然铀燃料元件破损位置的系统。……
(4)一根燃料元件的破损不应导致其毗邻燃料元件的破损。……
(9)反应堆压力容器的设计要为大型高压反应堆容器的设计和制造作出贡献。……
(12)在至少有一根控制棒停在其最高位置时,反应堆可以停堆。
然而,设计指标同一般技术要求一样,必须在以后的全部设计工作中绝对加以贯彻。它们决定承包商的初步设计方向,是以后施工设计参照的明确的标准。于是,使设计原则形成条文并加以编纂整理,是里科弗的技术管理体制中的一项中心工作。此过程需要政府机构拥有富有经验和才能的工程师。这一过程集中体现了,这项工程的成败责任完全在政府机构方面。不过,与此同时,它使工程领导者可以对承包商的活动施以牢固的技术控制。
工程的发展
里科弗在希平港也是依靠他为潜艇工程创设的那种组织机构。海军反应堆处内的几个技术小组直接同贝蒂斯的对应部门一起设计电站的各具体部分。里科弗的主要助手是肖、曼迪尔、罗克韦尔和帕诺夫。里科弗让肖负责整个主冷却剂系统,包括冷却剂主泵、主回路管道、各种阀门、蒸汽发生器和有关设备。曼迪尔协调反应堆设计的各方面,包括压力容器、活性区、控制棒驱动机构和换料系统。罗克韦尔负责屏蔽设计、冷却剂工艺和电站的安全。帕诺夫任贝蒂斯各工程的实验室负责人,直接参加制订设计方案。马克斯、盖格、拉德科夫斯基以及总部的其它一些老手都为这项工程施以所长。
一如既往,里科弗有权批准贝蒂斯重要人员的任用。开始的时候,韦弗在1953年安排威廉·埃利斯协调新动力堆的工作,埃利斯是该公司商业动力部以及航空母舰工程中的一位富有经验的工程师。1954年9月,在里科弗推动贝蒂斯完全按工程改组的时候,辛普森任工程主任,埃利斯任电站部经理。于是,埃利斯和亚历山大·泽切拉成了肖在贝蒂斯的主冷却剂系统、辅助系统和电站总布置的同行。曼迪尔的反应堆设计同行是菲利普·德赫夫和农佐·帕拉迪诺。西德尼·克拉西克与拉德科夫斯基一同搞物理,本杰明与理查德·斯科特、威廉·威尔逊一同搞燃料元件发展。华盛顿总部和贝蒂斯有几十名工程师类似地在一起搞工程发展。
为了与原子能委员会提出的紧迫的时间表相适应,海军反应堆处必须早在多数设计原则形成之前就承担确定电站技术要求的责任。甚至在杜基森公司提出提供希平港工地之前,华盛顿和贝蒂斯就已经就电站的总布置以及主部件的尺寸和方案达成了一些探讨性的决议。反应堆周围的一回路冷却剂系统将建在地下三只巨大的气密容器内,由压力容器或一回路蒸汽管道的破损而释放出来的任何放射性蒸汽都可借气密容器封住。增设这一安全措施是打算使电站可以建在人口比较稠密的地区,假若是选用这样一个工地的话。
许多主部件实际都是按设计1号潜艇装置所发展的设备图纸的放大。原子能委员会作出利用1号堆技术的决定,也正是希望有这样一种设计动力反应堆的有利因素。放大本身还不只是在原有的蓝图上注上新尺寸。例如,反应堆压力容器的尺寸尤为惊人,高达35英尺,直径10英尺多,重264吨。要制造这样巨大的压力容器,现有的技术是难以招架的,并产生新的工程问题。这个问题同样出现于大型密封电动泵,液压阀以及控制225兆瓦热能所需的蒸汽发生器。要获得这些部件不是件容易的事,但利用证实过的概念具有显然的好处。它把压在负担已经过重的设计队伍肩上最繁重的责任转交给了部件制造商。虽然华盛顿感到需要由威斯汀豪斯公司制造冷却剂主泵,但是威斯汀豪斯公司还是与燃烧工程公司签订了压力容器的合同,与福斯特·惠勒公司和巴布科克-威尔科克斯公司签订了蒸汽发生器合同。
这些安排使贝蒂斯得以集中其设计和发展力量搞反应堆活性区。电站的前所未有的功率容量要求有一个巨大的活性区组件,这个组件直径约7英尺,高约6英尺。活性区内计有100,000个燃料元件,每个元件都极其小心地用锆材封装并焊成组件。这些组件的制造需要大量的金钱投资和时间,要求予以精心设计。为了使经费压缩到最低限,这些燃料组件必须搞成能耐长时间辐照(至少3,000兆瓦天)而无破损。活性区的另一新特点是,决定使用低浓缩铀而不是高浓缩铀燃料。这一革新向里科弗的助理和贝蒂斯的设计队伍提出了一大堆不清楚的问题。
活性区使用低浓缩铀的想法源出于航空母舰工程,目的在于避免承担提供大量核武器级材料的义务。虽然甚至在早些时候就已经提出过这种活性区若干方案,但至今还未建造过这样的反应堆,不过曼迪尔同贝蒂斯已经一起研究过几种想法。其中最有希望的方案是拉德科夫斯基1953年提出的。拉德科夫斯基建议,不要设法使整个活性区的低浓缩铀燃料元件分布均匀,有可能这样做,即用高浓缩铀作“点火区”,四周裹上一个比较大的天然铀“再生区”。
这个方案看来有几个方面的优点。它具有这样的可能性,即反应堆换料时只需更换小点火区,而不需更换整个活性区。从天然铀可以得到一半以上的输出功率,再生区生成的钚可大大延长其有效反应性时间。点火区-再生区方案的采用还可以使贝蒂斯工程师在浓缩铀的总量确定之前就可进行再生区设计。克拉西克及其物理组在拉德科夫斯基的密切配合下,在贝蒂斯作了许多设计改进,比如,为了使功率分布更均匀,把活性区内的点火区材料改为环状排列,而不是使点火区集中在中心。1954年夏,威斯汀豪斯公司把点火区-再生区方案放在头等位置,拉德科夫斯基方案将是这座反应堆的永恒的特点。
原子能委员会要求希平港反应堆于1957年末运行,离现在不到三年时间,这迫使里科弗采取了一些非常的和花钱的方法。与阿贡提出的进行比较悠闲自得的设计研究相反,里科弗要求贝蒂斯尽快把全部主部件方案定下来。这一考虑对活性区尤其重要,因为它从设计到实际投产需要很长时间。里科弗他们1954年面临的主要拿不准的问题之一是活性区所用的铀的形式。高浓缩铀点火材料用铀合金是无疑的,但再生区用金属铀就显得不理想,该部分要求具有耐长时辐照的高度完整性。
图15 美国宾夕法尼亚州希平港第一座民用动力反应堆的1:1模型。仅压力容器就有35英尺高,直径10英尺,重264吨
一种可能的解决办法是寻找一种在高温水中抗腐蚀的铀合金。1953年,里科弗下令贝蒂斯就各种铀合金作一彻底的研究。这一研究获得了这样的结论:最有前途的材料是含钼和铌12%或含硅3.8%的那些。一些专门的回路被建立起来了,这些合金可以在热水和研究反应堆的辐照作用下进行研究。这些试验表明,合金的腐蚀破坏是严重的,并且钼合金对于反应堆所设计的能量级中子的吸收能力很强。
第二种解决办法是,再生区材料用二氧化铀。贝蒂斯已经开始了这种材料的研究,但在前者1954年开始出现问题之前,氧化物受到的注意力比合金少得多。这年末,贝蒂斯倾向于决定使用氧化铀燃料,虽然对这一主张是赞成还是反对还不清楚。贝蒂斯工程师对合金掌握的知识比较地多一些,而且里科弗担心,氧化物的这一并驾齐驱的研究到头来会象合金的研究工作一样产生许多问题。他认为,最好的办法还是用合金。
一个要考虑的重要因素是,合金元件的制造必须在1955年7月开始,而氧化铀元件的制造可以推迟到年末。为了保证及时作出决定,里科弗班子和贝蒂斯于1955年春开始总结这两种方案的优缺点。氧化铀元件看来好一些,但一切都还未有根据。在这样的条件之下,里科弗准备在这两者之中作一选择,并为此承担责任。1955年4月26日在贝蒂斯的会议上,他仔细地听取了双方的意见,并通过横贯大西洋的海底电缆同英国的一位冶金学家通了电话,核对了一个技术问题,此后,他推翻了自己早先的立场,宣布外壳元件采用含二氧化铀材料。这样,合金材料的全部研究对希平港工程无用武之地了,但它为未来积累了有价值的数据。
全国重点工程的建设
压水堆一开始具有的意义就比动力工程多。原子能委员会首先把这座新反应堆看作给人印象深刻的核动力现实性的演示。艾森豪威尔政府则把这一计划看成是把私人工业带入原子能新领域的途径。因此,斯特劳斯能够邀请到艾森豪威尔参加1954年9月希平港的破土仪式,并不会使人感到意外。这座新的反应堆,将是上年12月总统在联大的和平利用原子能发言中所预言的光彩闪耀的例证。1955年春,这座压水堆又具有了新的意义。斯特劳斯在得知英国的一系列动力-钚两用堆的第一个堆在科尔德霍尔取得进展以后,把里科弗的工程看成是为美国争得把第一座全规模核电站投入运行荣誉的唯一希望。
在总统用放射性棒使第一台推土机冲向俄亥俄河堤岸以后六个月,希平港工地面貌并无多大改观。在里科弗班子无情的鞭促之下,威斯汀豪斯公司和杜基森公司除了组织承包商队伍和提出建造进度表之外,还有许多事情要做。为了使这项工程拥有比较强的核工程技术力量,里科弗敦促韦弗任命辛普森为威斯汀豪斯公司工程主任。在杜基森公司方面,里科弗一再坚持弗莱杰要把工作交给一个有扎实核工艺基础的人。里科弗推荐了约翰·格雷,他在到原子能委员会的新萨凡纳河工地之前,曾在海军反应堆处负责材料工作达一年以上。有了辛普森和格雷,里科弗就有了两位完全理解他的“体系”的有进取心的工程师了。辛普森是威斯汀豪斯公司最明亮的新星之一。格雷作为一个在其上司放手让他干的情况下可以把工程搞得生龙活虎的年轻人,已经在工业界和政府部门赢得声誉。
里科弗紧紧掌握了核工程的诸方面,他还清楚,他要有富有经验的大型建设工程的管理者。是否具有这种能力是非同小可的,因为里科弗的机构在这方面无专长。为此,里科弗的眼睛落到了海军土木工程兵团。1952年12月,当航空母舰反应堆计划正在酝酿的时候,里科弗已经安排调海军中校小约瑟夫·巴克任他的助理。他早在1937年就认识巴克这位有经验的工程师,那时两人都在“新墨西哥”号战列舰上服务。后来,在第二次世界大战中,里科弗在冲绳与巴克又偶尔相见。1953年,里科弗派遣巴克去匹兹堡,在那里他和盖格一起从事编制航空母舰和动力反应堆的建造计划。1954年10月,希平港的实际建设开始逼近的时候,里科弗把巴克送到了华盛顿,让他担任这个压水堆的工程军官。里科弗另有两名海军土木工程兵团的军官接受巴克在匹兹堡的工作,他们是海军上尉唐纳德·艾利林和爱德华·迪伯托。他们与华盛顿的助理和盖格及莱尼密切配合工作。莱尼是盖·格的助手,匹兹堡办事处原子能委员会的技术代表。
在1955年开始的几个星期中,巴克和辛晋森及格雷一齐奋斗着制订这项工程的四个主要承包商和几十个子承包商要做的一切工作的落实的进度表。这份起草最后由里科弗于3月15日批准的进度表,要求在24个月以后安装最后一台部件。鉴于电站的设计只完成了15%,工地刚平好地基,这张进度表看来是难以置信的。这张进度表衔接错综复杂,所以任何一台迟到部件都将被引起重视。
虽然主承包商威斯汀豪斯公司在理论上负有全部建造和订货职责,但里科弗懂得,不能简单从上面施加压力,不过要使电站按时完工,他必须直接干预各级工作。威斯汀豪斯公司是没有管理内容如此广泛的工作的能力的,特别在建造方面。在威斯汀豪斯公司负有同样职责的1号堆中,里科弗已经感到有必要依靠电船分公司作为主要建造支柱。他仍然认为有必要让或斯汀豪斯公司完全控制电站的一切技术指标和工艺质量,但这种安排明显使建造管理工作更加复杂。
里科弗必须找到某种协调各承包商活动的办法,以使他能在发生问题的时候及时干预。他决定把巴克、辛普森、格雷和艾斯林组织成一个协调委员会,用以揭露和解决问题。巴克是他的工程负责人,任主席。辛普森暂时和格雷代表各自公司,斯通-韦伯斯特公司、德拉沃公司和伯恩斯-罗公司都有具有相当权力的人参加。这个委员会开始时每两星期开会一次,1956年会少一些,从1955年3月到1957年4月共举行会议三十六次。会后,各成员每天用电话联系,并且只有那些重大问题才列入委员会议事日程。
虽然协调委员会起到了作用,但这并不显得里科弗的权力是多余的。他在此刻不断地出现在巴克的背后是不容忽视的。巴克在匹兹堡时,几乎每天向里科弗打电话。辛普森、格雷和艾斯林海星期几次同里科弗核对材料。他阅读威斯汀豪斯公司,杜基森公司以及匹兹堡办事处送来的详细的书面报告,他至少每两星期去希平港工地一次。他的那张惯常的时刻表是,乘下午班飞机去匹兹堡,在从机场到希平港的途中汽车上询问许多很深入的问题,爬进电站出现问题的那些部分,在回匹兹堡一路汽车上继续讨论工作,在匹兹堡搭乘午夜卧铺回华盛顿。第二天早晨九点钟,他可能在他的华盛顿的办公室里用电话同艾斯林谈某个具体问题了。
里科弗的不断干预的威胁,常常给希平港带来动力。虽然建设公司和供货商都感到他们已经在工作中竭尽全力够紧张的了,但里科弗认为,其工作质量低劣,没有尽到全部义务。拆除不合技术要求设备的命令常常遇到阻力。人有这种倾向,即对书面的技术要求是否真有必要常有怀疑,以及拖一拖可能会有不苛求的解决的希望。但里科弗不给此种拖拉作风留有余地。协调委员会的成员很快懂得,无论如何,他们必须尽快作出不损害电站质量的答复。
里科弗坚定不移地要求采取积极行动,这在某供货商出现问题的时候就经常显得很有益。1956年1月,巴克发现他根本不能在从美国一家最大的钢铁公司的子公司得到一大宗结构钢的订货上取得进展。窝工很严重,巴克将此事向里科弗作了汇报,里科弗立即向其总公司董事长挂了电话。巴克还没回到办公室,该公司的总调度就打来电话,想知道为何如此大惊小怪。问题当天就得到解决,该公司修改了其交货日期。
不过,在处理匹兹堡的现场建造问题中,里科弗就不怎么得心应手了。事实上,协调委员会的多数成员都认为他的工作无多大效益。里科弗自己也承认,他不懂得建设工业和工会。他习惯于向受他有力控制的承包商提出以优异成绩完成任务的要求。他拒绝接受美国建设工业持有的独立的又经常低效的传统方法。他不懂得对建设业的主管和工会代表的一顿激烈咒骂,并不会产生在其前途取决于海军合同的主要承包商身上所取得的那种效果。巴克、格雷和艾斯林小心翼翼地行进着,他们努力把权力之争引起别处,设法补充更多的干活的技术工人,和物色能制止磨洋工的监督。里科弗来工地视察的时候,他们都憋住气,生怕给工头提了某个直率的问题或是尖锐地斥责某个工人而造成罢工。协调委员会的成员是以里科弗专程前往希平港的次数来衡量他们工作的成败。在里科弗看来,只要工作有进展,这种主动性比什么都好。
建成电站
1956年初,希平港电站离完工仍很遥远。自1954年春以来,这项工程一直在激烈地考验着每一个人和每一个机构。缓缓流逝而又无情的时间,已使贝蒂斯和希平港人们的杰出的工作黯然失色。钢材的短缺已使安装反应堆和蒸汽发生设备的洞穴般的地下室的完工推迟了三个月。由于劳动力和制造的两方面问题,巨大的反应堆压力容器的交货日期推迟到了1956年的晚些时候。罢工已使威斯汀豪斯公司正在南费城制造的汽轮发电机不能顺利进行。汽轮机在1957年2月交货看来也是渺茫的。
安装反应堆和汽轮发电机的地下室的窝工,对德拉沃公司这家匹兹堡的建设公司影响最大,它是为威斯汀豪斯公司安装电站的核的部分的。德拉沃公司希望在4月或5月开工,但是地下室的钢板夏季都没有就位。在这种情况之下,里科弗和巴克都感到,德拉沃公司要准备一旦地下室就绪,马上动工,这是一个很重要的问题。他们敦促德拉沃公司物色一位有经验的工地工程主任,并训练不锈钢焊接工。德拉沃公司的反应对里科弗来说,显得它并没有充分认识肩负责任的重大。6月,里科弗特别关注坚持要德拉沃公司在工地上安排一位高级负责人。他还从电船分公司找了几位计划专家,安排给德拉沃公司帮助组织此项工程。最后,他决定他必须要求原子能委员会批准德拉沃公司每星期工作六十小时。
在为德拉沃公司要求加班时间的同时,里科弗又揭露了希平港的另一个问题。1956年夏,威斯汀豪斯公司已经完成了电站的大部设计工作,并进行新的建造经费的估计。该公司的结论(里科弗是同意的)是,原子能委员会应把电站核部分所批准的建造经费从三千七百七十万美元增加到四千五百万美元。在这七百万美元的增加额中,有二百万美元将是支付给德拉沃公司的加班费的。
里科弗向原子能委员会求援,这只能说明形势一定是濒临危机的边缘。总是按进度表和规定经费努力履行其义务的里科弗承认,他向原子能委员会的呼吁则是承认他的某种失败。然而,面对问题成堆的希平港工程,他没有别的选择。如果没有更多的资金,他是无论如何不能使电站按进度的要求在1957年3月1日开始试车。
他自己方面的问题好象还不够多似的,里科弗得知,英国科尔德霍尔的第一座钚生产反应堆已于1956年5月完工。这座电站不仅向英国的原子能工厂提供了电力,而且在1956年10月从两座反应堆以六十兆瓦向全国电网供电。这或许是偶然的,即英国电站所发出的电力与希平港设计的容量竟一样。
威斯汀豪斯公司、杜基森公司以及参与建造的承包公司于1956年秋加紧力挽希平港失去的时间。奋发的努力获得了某些效果,但1957年初出现的前景,即使是有的话,并不乐观。因为在德拉沃公司加班紧张工作的秋季,设备迟迟到货,这使得该公司比以前更落后于进度。里科弗仍感到,德拉沃公司管事的有经验的监督不够,该公司一直不抓紧招雇和训练不锈钢焊接工。他可以举出这样的事实,在八个星期之内,按进度要求为试验做准备的某装置管道焊接工作量完成不到25%。里科弗认为,德拉沃公司不能在合理的时间之内把工作全部完成,他要求威斯汀豪斯公司再物色一家承包公司,把电站大部分通过放射性废物的管道安装工作包下来。
1957年初的危机无疑带着财政方面的含义。威斯汀豪斯公司1月份的报告说,电站核部分的经费大约为五千五百万美元,包括二百五十万美元左右的应急费用在内。六个月就明显增加一千万美元,数字相当惊人,但这并不意味着经费的全面升级。电站部件的经费估计额,甚至象反应堆活性区那样复杂又非同寻常的项目,都没有过分增加。增加得最多的是建造费用和服务费用,最令人注目的例子是安装费用,1954年估计为三百二十万美元,到1957年增加到了一千二百八十万美元。1954年的数字主要属于威斯汀豪斯公司和海军反应堆处方面的估计不足,但增加的大部分数字在于德拉沃公司无力适应工程的高速度建设。
从大的范围来看,经费增加得并不突出,特别是当与原子能委员会其它反应堆工程所经历的情况作一比较的时候。发展新技术的时候,很难准确预计经费该是多少,在建造象希平港电站这样的反应堆中,其中有一个目的,就是准备发现新的技术问题,以及判断原始设计和所估计的经费是否合适。希平港有一个时间非常紧迫或许甚至不现实的进度要求这个新问题。如果这座压水堆能按时完工,即使经费增加的话,也是一项真正的成就。1957年2月,经费将超过原来的估算已经是明显的了,但对这么一种性质的工程来说,还不算太过分。
比较突出的问题是,威斯汀豪斯公司和海军反应堆处未能对子承包商实行有效的财政控制。由于里科弗的一再坚持,技术控制是牢固的,但是由于要工程按时完工心切,未能充分注意财政的核算和管理。原子能委员会反应堆发展部长任命的一个审查委员会的结论是,威斯汀豪斯公司未能真正完全负起财政控制的责任。该委员会建议,里科弗也同意这样做,即未来的大型建设工程应安排给一家主承包商,不要通过象威斯汀豪斯公司那样的研究和发展公司搞子合同。
这一经验或许对于未来是一个重要的教训,但它并没有解脱里科弗1957年冬季晚些时候所处的困境。按照原来的计划,整个电站将在3月1日完工,那时反应堆活性区安装完毕待试验。到3月份,主蒸汽系统的建造只完成了70%,9月份之前开始试验看来是不可能的。斯特劳斯忧心忡忡,他要求里科弗竭尽全力,使电站在年底前运行。
虽然这看来几乎是不可能的,但里科弗在1957年春和夏加快了工程的步伐。他用一个新的业务委员会代替了协调委员会,这个委员会的工作是确定存在的问题,并就地提出解决办法。这个新委员会每星期三开会,编制长长的待解决的问题清单。最后在部件开始到达希平港的时候,已接替辛普森任工程主任的约瑟夫·伦格尔把他的威斯汀豪斯公司的办公室搬到了希平港,并把贝蒂斯各部的工程师都派到工地,这样他们设计的设备安装的时候,人随时在场。秋天将临,格雷、伦格尔和艾斯林实际都住在希平港。曼迪尔、肖和巴克每星期从华盛顿出来两次。为了与速度加快了的各事态保持联系,里科弗要求用电报向他送交报告。
虽然光阴如飞,但压力增加之后,工作在逼迫之下获得了较大的进展。威斯汀豪斯公司在付出巨大的努力完成活性区及设备代表的安装的同时,还在工地上对每一只阀门、每一只开关、每一寸管子和电缆作检查。管子都用软化水冲洗,每粒尘土都要洗掉。有上百只阀门和仪表安装好后发现都有毛病,于是立即拆除,返送制造厂修理或改装。10月6日,威斯汀豪斯公司安装了反应堆活性区。接着,压力容器顶盖在有关部位用螺栓和焊接方法给予固定,控制棒驱动机构和最后的仪表也安装上了。
现在,反应堆的运行已准备就绪,但里科弗面临着一个他决心在允许杜基森公司启堆之前解决的程序问题。他坚决认为要授权于希平港电站这样一个代表,这个人要具有在他认为必要时下令停堆的绝对权威。弗莱杰则强烈地认为,里科弗持有这种权力是与自己同原子能委员会签订的合同相违背的。由于里科弗与弗莱杰之间的一系列争端难解难分,所以这一问题一直僵持到启堆的那一天,弗莱杰最后对里科弗的要求让步了。虽然这一权力很少使用,但里科弗认为这是保证反应堆安全运行的关键程序。
反应堆于12月2日清晨第一次达到临界,这是费米在芝加哥第一次获得核链式反应那一天的十五年之后。十六天后,即1957年12月18日,发电机与汽轮机连接,杜基森公司负起了电站的运行任务。23日上午11时10分,即这一年还有最后八天,这座压水堆达到满功率运行,净发出电力六十兆瓦。里科弗完成了原子能委员会和国家交给他的任务。
希平港电站的意义
虽然科尔德霍尔电站已经赢得了世界上第一座运行的核电站的荣誉,但希平港电站对核技术的影响更大。因为希平港电站不象科尔德霍尔电站具有军事应用的目的,所以其设计和运行的各方面都不保密。在1954年和1955年两年,贝蒂斯、杜基森公司和海军反应堆处为原子能委员会有关设施和私人工业的数百名工程师组织了四次技术研究会。这些研究会提供了许多基础资料,威斯汀豪斯公司又拿出了上千份此项工程的各方面的技术报告,所以全世界的工程师可以开始仿效希平港的经验。也许历史上没有一项工程事业会象这座压水堆那样,有那么面面俱到的资料。电站投入运行之后,杜基森公司组织了第一批反应堆安全与运行训练课目。在后来的六年之中,美国和十个其它国家的一百余名工程师在希平港学习反应堆基础技术。
对后来的核动力的发展以巨大影响的,不只是知识的传授,还有压水堆的无与匹敌的成功。1957年12月底开始发电之后,里科弗班子和贝蒂斯开始了一系列的试验,并将试运行时间加长,这样一直到1959年10月7日反应堆活性区的第一个点火区耗尽为止。此时,原安装的活性区已相当于满功率运行了5,800个小时,而其设计指标是3,000小时。与此同时,电站发了三亿八千八百万度电。比这些统计数字更重要的是,这个发电站性能极其良好。无论在运行的稳定性方面还是在适应负荷突然变化的机动性方面,希平港电站超过普通电站。只有在维修保养和运行人员的熟练技术方面,希平港电站提出的要求是普通电站所不需要的。希平港电站已经在五十年代末明显证实,核动力是一种有现实意义的能源。
希平港电站诚然没有达到这一目标,即发出的电力价格可以与普通电站竞争。威斯汀豪斯公司从来没有把希平港反应堆考虑要有在这个范围里的目标,最后一年建造费用的急剧上升,使这种比较几乎毫无意义。里科弗估计,这个电站每发一度电的运行经费是64密尔,而当时普通蒸汽电站平均6密尔左右。然而,里科弗的数字并不是轻水反应堆潜力的真正指标。这是第一座核电站,装机容量不是很大,不能获得显著的经济效益。里科弗估计得很高的价格,在某些方面,可能使工业部门对核动力的兴趣低落,但里科弗认为,盲目的乐观要比私人工业面临的困难被夸大危险得多。
图16 位于匹兹堡西北俄亥俄河畔的希平港核电站鸟瞰。该电站于1957年12月23日开始运行,是美国的第一座全规模核电站
无论如何,这座压水堆的非凡性能要比最乐观的价格更给美国工业以印象。希平港电站继1号潜艇反应堆的成功之后,显示了轻水反应堆具有经济核动力所要求的最短时见效的前景。十年之后,在美国运行的十二座核电站反应堆当中,有十座是用水作慢化剂和冷却剂的。用二氧化铀的低浓缩铀的反应堆的百分比相当高。只有点火区一再生区的活性区方案没有为迅速发展的美国核工业广泛采用,虽然它在希平港电站表现出来的性能是出乎意外的好的。可能妨碍这种形式的活性区的广泛使用是其设计和发展经费太高,而不是技术条件的限制。归根到底,要说希平港电站是美国以后十年核动力发展的样板,这一点也不夸张。
希平港工程还给海军反应堆计划以持久的影响。建造压水堆的努力使里科弗及其同僚与美国工业建立了一种密切的但有时候是难以相处的联系。他们现在比以往任何时候更清楚地看到,美国的工程师和美国的技术一般来说是有限的。1957年审查委员会的报告还清楚地指出了希平港工程所获的教训。这一经验对于里科弗班子在五十年代的最后几年大有益处,这个时候正是海军的反应堆计划从一个反应堆的小规模的发展进入为核舰队提供推进装置的宏大事业的时期。
也许比任何东西更重要的是,希平港电站已给予里科弗及其机构在核工业、海军和原子能委员会,甚至更大范围地在政府部门,一种新的、居于首位的印象。如同1号堆确立了里科弗不只是海军的一位工程技术军官的地位一样,希平港电站也使他成为不只是军用反应堆的建造师。里科弗已经在1958年赢得了美国甚至是世界上的声望。在希平港,来自美国各地和许多其它国家的数以千计的参观者蜂拥而至。希平港反应堆压力容器的1:1复制品,是1958年夏在瑞士日内瓦第二次和平利用原子能国际会议上,最吸引人的美国展品。电站的一本技术资料在日内瓦获得了国际奖金。这座完全公开于世界的压水堆,使早期标志和平利用原子能的动力反应堆的实验相形见绌,在人们的心目中,里科弗、威斯汀豪斯公司和杜基森公司与这项成就紧紧地联系在一起。
里科弗及其助理们,在潜艇之外,为世界开辟了利用核动力的新领域。这一成就使他们赢得了世界范围的公认,在海军和原子能委员会获得了新的独立性。这两个机构都将在追逐核海军的目标中,服务于里科弗班子。
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