美能源部公布总额为354亿美元的2021财年预算申请

2020-05-15伍浩松,戴定,赵宏

国外核新闻 2020年3期

2020年2月10日，美国总统特朗普公布了2021财年政府预算申请。能源部申请额为354亿美元(详见表1)，同比降低8.2%。但国家核军工管理局申请额却同比增加18.4%，达到197.7亿美元，包括资助一种新型核弹头研究。

总体而言，该申请致力于支持能源部的四个方面工作：第一，推进美国作为一个能源独立国家的持续崛起；第二，对核威慑力量进行现代化改造，加强国家安全；第三，促进变革性技术创新；第四，对历史遗留核场区进行环境治理。

在2021财年预算申请中，为确保能源独立以及能源技术创新申请了36亿美元；为尖端研发和能源部国家实验室的先进设施申请了59亿美元的科学资助；为核威慑力量及相关基础设施的现代化改造、核场区环境治理以及不扩散申请了269亿美元。值得注意的是，2021财年没有为尤卡山深层地质处置库建设项目申请资金，但为中间贮存和核废物基金监督计划申请了2750万美元。

能源部2021财年投资亮点包括：

· 为可再生能源、核能和化石能源的早期技术研发投资28亿美元，目标是获得经济上可承受的、可靠的高效能源。

· 为人工智能投资2亿美元，目标是提高大数据和人工智能技术的稳健性、可靠性和透明度，并为满足能源部的需求开发相应的软件工具。

· 为百亿亿次级计算倡议(ECI)投资7.1亿美元，包括科学局的4.75亿美元和军工局的2.35亿美元。

· 为量子基金投资2.49亿美元，目标是加深对量子系统行为方式的了解，并应对超出经典计算机能力的科学挑战。

· 为网络安全、能源安全和应急响应办公室的电网网络基金投资1.85亿美元。

· 为环境治理和遗留物管理投资64亿美元，目标是对曾为美国核威慑力量建设作出贡献的核场区进行环境治理。

· 为军工局投资197.7亿美元，主要用于保持核威慑力量的安全性、可靠性和有效性，包括投资5300万美元启动一种新型核弹头的研究，即W93海基弹道导弹弹头。

· 为建立铀储备申请了1.5亿美元。

1 国家核军工管理局

军工局2021财年预算申请额为197.7亿美元(详见表2)，同比增加18.4%。2021财年预算主要为下述五方面工作提供支持：首先，确保库存核武器的安全性、可靠性和有效性；第二，降低全球核威胁，使恐怖分子不能获得相关材料；第三，加强关键科研和工程能力建设，为库存核武器的认证、评价和延寿提供支持；第四，为美国海军提供安全而有效的核动力推进装置；第五，对核军工基础设施进行现代化改造。

1.1 “武器活动”

“武器活动”申请额为156亿美元，同比增加25.2%，是军工局增幅最大的项目。该项目主要开展下述四项工作：第一，对核武器进行维护和翻新，以保持对其安全性、可靠性和性能的信心；第二，投资于科学、工程和制造能力建设，以便能生产核武器和对库存核武器进行认证；第三，制造核武器部件；第四，对核武器综合体进行维护和现代化改造。目前，军工局下属实验室、工厂和场区共有约5万名雇员，主要分布在8个场区。在2021财年申请中，“武器活动”经费主要用于四个方面，即“基础设施与运行”、“库存管理”、 “库存研究、技术和工程”和“生产现代化”。

表1 美国能源部2019—2021财年预算(单位：亿美元)

* 这一数字由三部分组成，核能局11.8亿美元、铀储备1.5亿美元以及中间贮存和核废物基金监督计划资金2750万美元。

表2 国家核军工管理局2019—2021财年预算(单位：亿美元)

1.1.1 “基础设施和运行”

“基础设施与运行”申请额为43.8亿美元，同比增加37%，用于以安全、可靠和具有成本效益的方式保持、运营和改造军工局的基础设施，并开展现代化设施、基础设施和科学工具的规划、优先排序和建设工作。

2021财年将继续为下述目的开展相关设施的维护、运营和现代化改造工作：支持洛斯·阿拉莫斯国家实验室建设每年能制造30个弹芯的设施，使堪萨斯城国家安全园区(KCNSC)能够稳步推进核武器延寿计划，以及满足2018年《核态势报告》提出的基础设施现代化改造要求。2021财年，将减少对递延维修的投入；执行相关设施设备改造项目，以提高性能或延长使用寿命；建设新设施，取代老旧设施，在降低运行费用的同时降低安全和环境风险。具体来说，2021财年将增加对许多设施建设项目的支持，例如铀处理设施(UPF)以及化学和冶金研究替代设施(CMRR)建设项目。

1.1.2 “库存管理”

“库存管理”申请额为42.8亿美元，同比增加16.4%，用于支持四项工作：一是确保现有核武器的有效性，包括年度评估、监督、小改动和老旧部件更换；二是开展库存核武器延寿，包括延寿计划、重大改进和修改；三是保障核武器及其部件的安全拆解；四是保持可持续的制造能力，包括工艺改进、质量保证。2021财年，增加了W80-4延寿计划和W87-1改进计划的投入，并启动W93海基弹道导弹弹头的研发。

1.1.3 “库存研究、技术和工程”

“库存研究、技术和工程”申请额为27.8亿美元，同比增加9%；主要聚焦于为库存核武器相关工作奠定科学基础，包括开展能力建设和工具研发工作，支持库存核武器的有效性评估和弹头改造计划的认证。2021财年，将继续推进“加强次临界试验能力”计划以及为劳伦斯·利弗莫尔国家实验室在2022年接收军工局首个百亿亿次级系统做准备。这两项工作均是满足W80-4延寿计划和W87-1改进计划的认证要求所需的。

1.1.4 “生产现代化”

“生产现代化”申请额为24.6亿美元，同比增加57%，主要用于支持核武器及相关部件制造能力的建设，包括建设每年能制造80个弹芯的设施。2021财年，将为下述工作的开展提供支持：萨凡纳河钚处理设施(SRPPF)建设项目，包括概念设计、场区和设备准备等；核军工所需炸药和推进剂材料等的质量鉴定；国防用氚的生产；铀相关设施的现代化改造及核武器零部件的交付；美国海军核动力和不扩散计划；贫铀合金和部件制造设施的重启和现代化改造；浓缩锂的生产；核武器非核部件的现代化制造。

1.2 “国防核不扩散”

“国防核不扩散”申请额为20.3亿美元，同比降低6.2%；致力于通过下述手段保障美国安全：阻止敌对势力获得核武器或可用于制造武器的材料、技术和专门知识，打击旨在获得此类武器或材料的努力以及响应美国国内和全球的核或放射性事件。在“国防核不扩散”下，军工局与其他国家合作伙伴共享美国的特种核材料管理经验，并利用从库存核武器管理计划中获得的知识和相关基础设施完成一系列防扩散任务——从评价外国武器计划到管理民用核计划的扩散风险。

在2021财年申请中，“国防核不扩散”经费主要用于七项计划：“国防核不扩散研发”、“材料管理与最少化”、 “全球核安保”、 “核恐怖主义和事件响应”、 “不扩散建设”、“不扩散与军备控制”和“国家核法政学技术研发”。其中 “国家核法政学技术研发”是一项新计划。

1.2.1 “国防核不扩散研发”

“国防核不扩散研发”申请额5.3亿美元，与2020财年基本持平；旨在驱动下述领域的技术创新：探测核爆炸，国外核武器活动以及特种核材料的存在、移动或转用。将充分利用能源部、学术界和工业界的设施和科学技能，开展相关研发，进行技术示范，建设原型设施，并生产和交付将被集成进现有系统的传感器。2021财年，将为尽早发现国外扩散相关研发活动开展研究，继续生产用于探测核爆炸的卫星载荷，并帮助建立不扩散管理倡议。不扩散管理倡议的目标是建设或研发履行不扩散使命所需的基础设施、科学技术和专门知识。

1.2.2 “材料管理与最少化”

“材料管理与最少化”申请额为4亿美元，同比增加10.2%；致力于在全球范围内最少化使用并在可行的情况下消除可用于武器的核材料，以永久性降低威胁。2021财年，将为下述工作提供资金：关闭使用高浓铀燃料的研究堆和放射性同位素生产设施或进行燃料低浓化改造，加速在美国建设不使用高浓铀的新型钼-99生产设施，转移和处置可用于武器的核材料，继续推进钚转移工作以及钚稀释和处置方案的实施，以及开展高浓铀稀释工作。

1.2.3 “全球核安保”

“全球核安保”申请额为4亿美元，同比降低9.6%；致力于在全球范围内降低核安保威胁。2021财年，将继续与伙伴国家合作加强易失控材料和设施的安保，并帮助伙伴国家加强探查、阻止和调查核和放射性材料非法贩运的能力，防止恐怖分子和其他行为人获得可用于制造粗糙核装置或放射性散布装置的核或放射性材料。

1.2.4 “核恐怖主义与事件响应”

“核恐怖主义与事件响应”申请额为3.8亿美元，同比增加1.5%；致力于支持能源部应急管理体系，保持针对核恐怖活动以及核事件与事故的应急准备和响应能力。该计划包含多个子计划。“反恐和反扩散”子计划将开展两项工作：第一，利用军工局核军工实体的技术能力，针对美国国内和全球的核或放射性事件，开展应急准备、预防、缓解和响应工作；第二，向国防部、联邦调查局、其他政府机构和国际合作伙伴以及州和地方组织提供有关反核扩散、核反恐、核事件响应和核法政学方面的建议。“应急运行”子计划负责管理和指导能源部内各项应急管理计划的执行和整合，确保采取全面的一体化方法开展应急管理工作，包括规划、缓解、准备、响应和恢复。

1.2.5 “不扩散建设”

“不扩散建设”申请额为1.5亿美元，同比减少50.3%；用于为军工局国防不扩散项目提供建设费用。2021财年，将支持钚稀释和处置方案的实施，即继续推进过剩钚处置(SPD)设施的初步设计，并继续开展场区准备工作。将使用2020财年的剩余资金，在2021财年终止混合氧化物(MOX)燃料制造设施建设项目。

1.2.6 “不扩散与军备控制”

“不扩散与军备控制”申请额为1.4亿美元，与2020财年基本持平；致力于防止国家和非国家行为者扩散大规模杀伤性武器。2021财年，将为实现下述目的制定和实施各种计划和战略：加强国际社会核保障，控制两用大规模杀伤性材料、设备、技术和专有知识的扩散，核实核裁军情况以及防扩散和军控条约和协定是否得到遵守，以及应对各种现有和新兴不扩散和军控方面挑战。

1.2.7 “国家核法政学技术研发”

“国家核法政学技术研发”是一项新计划，申请额为4000万美元；致力于在国家实验室建设和保持先进的核法政学技术分析能力，为在核或辐射紧急情况发生后及时作出应对决策提供支持，以及帮助确定被截获材料或设备的来源。

1.3 “海军反应堆”

“海军反应堆”申请额为16.8亿美元，同比增加2.2%；致力于对与海军核动力推进装置相关的所有事务承担全面责任，即从海军核动力推进装置的研究、设计、制造、测试、运行、维护与保养直至最终处置。

2021财年，“海军反应堆”主要执行下述五项计划：“海军反应堆开发”(5.9亿美元)、“海军反应堆运行和基础设施”(5.1亿美元)、“建设”(3.34亿美元)“S8G原型堆换料”(1.35亿美元)和“哥伦比亚级反应堆系统开发”(6470万美元)。

2 科学局

科学局是美国物理科学基础研究领域最大的联邦资助者，也是支持能源相关基础科研的主要联邦机构，为物理、化学、材料科学、生物学、环境科学、应用数学以及计算机和计算科学等领域的研究计划提供资助。该局的资金主要用于下述两个方面：直接支持科学研究以及直接支持独一无二且对外开放的科研设施的设计、开发、建设和运营。该局为能源部所有下属17家国家实验室以及另外约300家学术研究机构的约2.3万名研究人员提供支持。28座科研设施每年为近3.3万名使用者提供服务。

科学局申请额为58.4亿美元(详见表3)，同比降低16.6%，其研发资金主要聚焦于六个领域：“基础能源科学”、“先进科学计算研究”、“高能物理”、“核物理”、“生物与环境研究”和“聚变能科学”。

表3 科学局2019—2021财年预算(单位：亿美元)

2.1 “基础能源科学”

“基础能源科学”申请额为19.4亿美元，同比降低12.5%，目标是开展基础研究，以便能从电子、原子和分子层面上认识、预测并最终控制物质形态与能量，从而为研发新型能源技术奠定基础，缓解能源使用的环境影响，并为能源部履行其在能源、环境和国家安全方面的使命提供支持。

2.2 “先进科学计算研究”

“先进科学计算研究”申请额为9.9亿美元，与2020财年基本持平；致力于支持先进计算研究、应用数学研究、计算机科学研究以及大型高性能计算用户设施和高性能网络的开发和运行。

2.3 “高能物理”

“高能物理”申请额为8.2亿美元，同比降低21.7%；致力于通过发现物质与能量的最基本组成形式，研究其相互作用以及探索时间和空间的本质，加深对宇宙最基本工作原理的认识。

2.4 “核物理”

“核物理”申请额为6.5亿美元，同比降低8.4%；致力于发现、探索和了解核物质的所有形态，为旨在创造、探查和描述宇宙中各种核物质形态开展的试验与理论研究提供支持。

2.5 “生物与环境研究”

“生物与环境研究”申请额为5.2亿美元，同比降低31.1%；致力于推动旨在从微生物和植物基因组尺度到地球的环境和生态过程尺度，加深对自然系统的复杂生物、生物地球化学和物理原理的认识的基础研究。更具体地说是加深下述认识：怎样将基因组信息转化为功能性能力；怎样才能更有自信地对微生物和植物进行重新设计，从而提高能源弹性和可持续性，包括更好的生物燃料和生物产品，更强的碳贮存能力以及环境中营养物质和污染物等的受控生物学转化。

2.6 “聚变能科学”

“聚变能科学”申请额为4.3亿美元，同比降低36.6%；致力于加深对处于极高温度和密度下物质形态的认识，并为推进聚变能的实际应用奠定科学基础。

3 核能局

核能局为美国政府的各项民用核能计划提供支持，负责牵头旨在推进核能技术进步的联邦政府努力，包括发电技术、安全技术、废物贮存与管理技术和安保技术，并通过为创新提供战略支持，帮助美国实现“能源主导”。

核能局申请额为11.8亿美元(详见表4)，同比降低21%。核能局经费主要用于下述六项计划：“多功能实验堆项目”、“爱达荷设施管理”、 “燃料循环研发”、“爱达荷场区保障与安保”、“核能赋能技术”和“反应堆概念研发与示范”。

表4 核能局2019—2021财年预算(单位：亿美元)

* STEP=变革型超临界发电技术。

3.1 “多功能实验堆项目”

“多功能实验堆项目”是一项新计划，申请额为2.95亿美元。2017年《核能创新能力法》要求能源部在2025年12月之前建成一座具有快中子谱辐照能力的实验堆。该堆将成为能源部自20世纪70年代后期以来建设的首座核反应堆，由爱达荷国家实验室负责建设，投运后将为美国企业提供当前缺乏的先进技术和燃料测试能力。

3.2 “爱达荷设施管理”和“爱达荷场区保障与安保”

“爱达荷设施管理”2020财年被纳入“基础设施”，2021财年恢复，申请额为2.26亿美元；“爱达荷场区保障与安保”申请额为1.38亿美元，同比降低10.2%。这两项计划负责管理爱达荷国家实验室设施的规划、采购、运行、维护和处置，并确保该实验室的安全。2021财年，前者将继续投资于先进试验堆(ATR)和先进试验堆临界实验装置(ATRC)，以提高先进试验堆的可靠性和可利用性，并继续运行瞬态反应堆实验设施(TREAT)；后者将增加员工数量，并重点关注下述投资的持续进行：基础设施建设投资、现有设施改善投资、新技术投资和网络安全投资。

3.3 “燃料循环研发”

“燃料循环研发”申请额为1.9亿美元，同比降低38.7%；致力于在四个领域开展工作：一是加强乏燃料处置研发，推进贮存、运输和处置技术的发展；二是支持开展一种或多种轻水堆耐事故燃料研究；三是推进高丰度低浓铀燃料制造技术的研发；四是支持在美国建设铀采矿和转化能力。

3.4 “核能赋能技术”

“核能赋能技术”申请额为1.2亿美元，同比增加2.2%；致力于支持创新型跨领域核能技术的早期研发并进行相关的战略性研究能力建设投资，重点关注包括模拟和仿真工具在内的先进制造技术和仪表技术的早期研发，并通过“核科学用户设施”(NSUF)为外部人员提供核能局独一无二的核能研究能力。总体而言，“核能赋能技术”资助的活动均支持“加速核能创新接口”(GAIN)倡议的目标和行动。后者为核工业界提供能够获得能源部综合体及其国家实验室广泛能力——人员、设施、材料和数据——的单点接口，目标是推进新型反应堆设计实现商业化，并同时确保在运核电机组的持续安全、可靠且经济的运行。

3.5 “反应堆概念研发与示范”

“反应堆概念研发与示范”申请额为1.1亿美元，同比降低58.2%；致力于推进反应堆技术的发展，以提高其竞争力，有助于将核电作为一种能够满足美国能源、环境和国家需求的资源而推进其发展。2021财年，该计划主要开展三个方面工作：第一，以费用共担的方式推进先进小型模块堆技术的研发；第二，为支持在运反应堆延寿并提高经济竞争力，以费用共担的方式开展材料老化与性能恶化、安全裕量表征、安全技术和仪控研究；第三，开展快堆和高温堆等能够在发电的同时提供高温工艺热的先进反应堆技术研究，以提高核能的经济竞争力和安全性，从而使核能能够为美国实现能源安全和环境目标作出贡献。