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金鼎鼎博客

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美国地下核试验场解密  

2016-10-11 04:23:44|  分类: 历史 |  标签: |举报 |字号 订阅

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美国地下核试验场解密

 (2016-08-03 00:11:11)

来源:中国新闻网 2010121508:21

    20世纪中叶,美苏两个超级大国为了争夺核霸主地位,相继频繁地进行地下核试验,今天这一切已成了过眼云烟,尽管如此,人们还是很想了解地下核爆炸的瞬间,地下将发生什么。本文将通过美国内华达的地下核试验揭开这一秘密。内华达地下核试验场(简称NTS),在内华达州首府拉斯维加斯西北约150 千米处。1951-1963年,这里为美国大气层内核试验场。但是1963年美、英、苏之间签署除了地下外禁止一切核试验的条约后,这里成为美国唯一的地下核试验场。

 

核爆炸是怎样进行的

  首先选好每次地下核试验的位置,用重达200吨的钻岩机垂直打孔,孔径大小根据试验规模设计为14米不等,深度为1001500米。然后,再从底部的爆炸点沿水平方向挖掘几百米长的隧道,隧道末端安放容器,容器中放置着用以测量核爆炸参数的仪器。

  然后,将另一个里面放着试验用炸药的细长钢铁容器吊放到垂直隧道的底部。钢铁容器内放有两种次临界裂变物质,试验时会将它们合并达到临界,形成核爆炸。接着,从钢铁容器顶端引出粗的绝缘电线到控制室。

  一旦电路被接通,就会发生核爆炸。

  这时,黑暗的地下不时闪烁着耀眼的光芒,能量通过核裂变反应与核聚变反应一下子释放出来,同时抛出强烈的伽马射线、X射线以及以亚光速的速度散发高密度中子。在发生反应的千万分之一秒后,中心温度便上升到数千万摄氏度,压力也随之达到地面大气压的数千倍。

  安放核炸药的钢铁容器及其周围的岩石一眨眼工夫就被汽化,几十分之一秒间就会以惊人的压力扩张到岩盘。当光消失时,爆心下面被凿出了一个直径十几米的地下洞。岩盘沸滚、蒸发着,缓慢地流向空洞的底部。

  另一方面,受爆炸的冲击,岩盘深处出现无数的龟裂,同时蒸汽与放射性气体在巨大的压力下被塞进龟裂中。一旦向上的地震波达到地表,大地便瞬间向空中蹦起。之后,随着压力的消逝,地面凹陷处便会形成一个火山口。

  在核爆炸一分钟后,地下空洞内积存在底部的岩浆便生成岩浆池,而且随着周围岩盘不断地吸取爆炸产生的热量,最终空洞内的温度冷却下来。

 

苏联为何知道内华达的秘密

  以上就是当年在内华达沙漠以每年十几次的速度进行地下核试验的“那个瞬间”。

  但是每次地下核试验的规模是不一样的,换算为高性能TNT炸药既有1000吨的时候,也有10万吨以上的时候。通常在地下试验后垂直隧道内会出现两种情况:一种是隧道内岩石落至半途就停止,另一种是岩石完全落下,地表产生火山口。如果核爆炸的威力过大,或垂直挖掘的隧道深度不够,或地层不是坚固的岩盘的话,爆炸后不久,隧道内回填的砂土和岩石就会一起向隧道周围崩塌,发生的土崩落到空洞内,会使地表部分凹陷,有时会出现直径200米、深20米的巨大火山口。散布在内华达试验场上大小200个火山口,皆是这样产生的。

  20世纪80年代,美苏两国处在核军备竞赛的冷战期,尽管美国是秘密地进行地下核试验的,苏联也会马上向世界公布美国进行了地下核试验。那么,苏联到底是如何掌握这些信息的呢?原来,核爆炸产生的爆震波可以直达地球的内部,他人通过捕捉地震波的方法即可知晓。另外,通过侦察卫星也可以发现内华达沙漠产生了新的火山口,由此必能正确推断又进行了新的地下核试验。

 

20世纪90年代末还在使用

  内华达地下核试验的方法大致可分为两种:第一种是如前面介绍的在垂直隧道底部引起爆炸的爆炸当量(爆炸威力)开发试验,第二种是进行核影响调查之用的试验。通常这类试验是在地下挖掘的辐射状的水平隧道(总长超过10千米)之中进行的。

  20世纪90年代末,虽然开始使用计算机模拟方式进行新型核弹的开发,但是没有经过实际试爆是无法确认是否达到设计性能的,因此还是要放到内华达去做试验。

  在水平隧道的试验,目的则是通过最近距离引起的核爆炸,研究它对核导弹、人造卫星或通信设施等会产生什么影响。因为在受到敌方核攻击的情形下,这些装置易受放射线或电磁脉冲的破坏,会失去反击能力,所以开发即使受到核攻击仍能幸存的技术显得十分重要。而这些技术的开发,离不开在水平隧道里所做的调查试验。

  顺便指出,地下核试验看上去使放射性固定在了岩盘上,避免了放射性物质散布到大气层内,但是它绝不能保证不泄漏到地面。事实上,如果隧道深度不够的话,会导致放射性气体通过回填岩石的缝隙流到地面。例如1970年美国的一次地下核试验就使放射性的气体到达了加拿大境内。1971年在瑞典也检测到苏联的地下核试验泄漏的放射性物质。当然,今天人们已很少听说地下核试验了,但愿这一切已成为历史。 (现代快报)

 

附录

地下核试验的那些秘密

作者:曲宁宁

原载《环球军事》2013年第5

核试之庠

  20世纪50年代末期,随着美、苏逐渐发现地上核试验对于环境的放射性污染极大,因此逐步放弃外空、大气层及水下的核试活动。19638月,苏、美、英签署《部分禁止核试验条约》,将核试验全部转入地下。随后,法国自1975年、中国自1980年起,也不再进行地上核试验活动。但部分禁核条约并未真正抑制核试,随着技术的突破,更为安全的地下核试验反而成为各国的新宠。鉴此,19969月,第50届联合国大会上通过了《全面禁止核试验条约》,并已吸收158个国家加入,试图阻止核武器这柄“双刃剑”的全球扩散。但印度、巴基斯坦、朝鲜仍以各种理由拒绝加入,并于1998年、2006年、2009年、2013年先后引爆了14枚核装置。与此同时,伊朗也加快了拥核步伐,日韩似也虎视眈眈、蠢蠢欲动。核试之殇仍在全球隐隐作痛。

  据统计,目前全球共有8个国家进行了2061次核试验。其中,美国1032次,绝大多数是在本土的内华达核试验场。苏联(俄罗斯)进行了715次,主要在哈萨克斯坦的塞米巴拉金斯克核试验场和北冰洋的新地岛核试验场。法国进行了210次,主要在原法属阿尔及利亚撒哈拉沙漠中的因埃克尔试验场和太平洋法属波利尼西亚群岛的核试验场。英、中、印、巴、韩进行了10次核试验。上述核试活动还不包括美俄等国自20世纪90年代中期后进行的数十次亚临界核试验。

 

监测之网

    高频度的核试活动使得核门槛降低,受此诱惑各国纷纷施工图通过地下核试验完成本国的核武装。1996年,全面禁止核试验条约组织“应运而生”,并通过地震波、空中声波、放射性核元素监测等方法,严密关注各国可能进行的地下核试验活动,使潜在核拥有国通过“只做不说”秘密完成核试验,或“只说不做”进行核讹诈都绝无可能。

    首先,地震波监测是最快方法。由于核爆产生的爆震波可直达地球内部,因此通过分析撞击、坍塌、滑坡、爆炸或其他力量触发的弹性波,可近实时监测地下核试验。朝鲜第三次地下核试验后,韩国专家分析,此次核试验朝使用的坑道与2009年完全一致,而2009年核试引发了4.5级地震,这次引发了4.9级地震,由于震级每提升0.4度,爆炸当量增加1.5倍,因此推断此次朝核试当量应为20092.5倍。此前,核物理学家赫克曾推断2009年朝核爆当量为2000-7000TNT。因此此次朝核试当量应在5000-1.75万吨。

    其次,声波监测是有效辅助手段。20132月,朝鲜进行第三次地下核试验前夕,韩国地质资源研究院就曾在靠近军事分界线的江源道和京畿道一带设置七处声波观测所,并在核试后一小时内探测到人耳所不能听到的不足20赫兹的声音。

    第三,放射性同位素监测是准确方法。核试验会产生稳定的放射性同位素。如地下核试验密闭不严,核试产生的氙气、氪气就存在泄露可能。这些气体会被气流吹到高空,当其冷却时,就会以气态存在于大气中,揭示曾发生过一次核试验。1949829日,苏联塞米巴拉金斯克核试验秘密实施了一次核试验。但之后不久,美国媒体就出现了关于苏联成功核试的报道。这使苏联高层十分意外,并批示内务部长贝利亚调查情报泄露原因。调查表明,19499月初,美空军飞机曾进行了一次从阿拉斯加到日本的例行侦察飞行,飞机在大气层上记录到辐射背景增强,因此推断苏联进行了核试活动。这次成功的监测,使美国下决心发展大气采样机。随后,“不死凤凰”WC-135型侦察机诞生,迄今已招待对苏联、印度、巴基斯坦、朝鲜的核试监测任务,准确判明了上述国家的核试性质。值得一提的是,该机曾于20048月在日本海上空检验出“氪85”放射性气体。由于该气体是一种自然状态不存在的放射性同位素,因而帮助美国政府断定朝鲜进行了乏燃料棒的后处理。

 

震动之痛

    地下核试验虽被认定为是一种相对安全可行的核研发手段,但经过50余年的检验,其弊端仍不时显现。

    首先,存在核泄漏危险。美国内华达核试验场的官员们曾表示,在美停止地面核试验而进行地下核试验的20多年中,该试验场共进行了475次地下核爆炸,其中有62次发生了程度不同的事故。根据美国能源部的事故分类,53次属于辐射泄漏或渗漏,9次属于严重辐射泄漏。其中最为严重的一次是19701218日爆炸的代号为“贝恩巴里”的一万吨级核弹。这颗核弹安置在深900英尺、直径86英尺的竖井中,爆炸以后相当于300万居里的放射性物质,在24小时内喷射到8000英尺高的大气层,放射性尘埃直飘到北达科他州。

    其次,次生危害严重。哈萨克斯坦东部塞米巴拉金斯克核试验场曾进行过295次地下核试验,钚、锶、钯等放射性元素遍布山体,坑道所在山体在试验中受到极大破坏,经常有受到污染的雨水顺着山体缝隙中流出。美国内华达核试验场的周边环境也未能幸免。美国《洛杉矶时报》20091112日曾报道指出,该试验场历史上的921次地下核试验严重污染了地下水,极大地阻碍了当地经济发展。美能源部估计,超过3亿居里的核辐射量被留在了那里,该地区已成为全美受放射污染最严重的地区。美国监测结果显示,内华达州有1.6万亿加仑的水受到污染,损失总价值高达480亿美元。

 

预警之眼

    地下核试验曾几何时被公认为最秘密的行动,冷战期间更是少有国家能事先预警。但随着各国核试活动的解密,以及航天侦察,电子侦察的技术跃升,提前预知某国地下核试验也成为可能。

    目前看,一国实施核试通常有三大征候。一是国家行为出现异常变化。由于实施核试易遭国际社会谴责和制裁,因此核试前相关国家会召开外交安保会议商讨对策,并事先采取规避制裁的举措。据韩媒报道,2012年底朝鲜即在海外开设数十个匿名账号。核试前16天,金正恩还主持国家外资安全会议,负责外交、安保及核工业的领导干部悉数到场。二是周边驻军提升戒备。为防范敌机进入实施外科手术式打击,核试前相关国家通常要提升军事戒备等级。1964年,我国实施首次原子弹空投试验前,马兰核试验场的防空兵部队提升了戒备等级,对敌机可能进入的空域部署重兵严阵以待。三是核试验场周边渣土出现异常变化。相关资料显示,地下核试验所需坑道通常长150米,横截面为912平方米。为确保放射性安全,核试前通常要对坑道回填。而回填所需的碎石变化,成为监测是否即将核试的征候。一旦回填完毕,则表明核试在即。

 

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