为什么核试验都在地下进行,为什么要进行地下核试验

2023-09-23 14:14

地下核试验是把设计的核装置(或核弹头)经过多种复杂的环境考验后,放到一定深度的地下进行核爆炸,以验证所试验的核装置(或核弹头)是否满足要求,验证理论计算和工程设计是否正确,以改进设计和为生产提供科学依据等。最近的一次是2016年9月9日朝鲜进行了第五次核试验,而这次爆炸的核弹头造成的地震级数是5.0级。北京时间6日9时30分,中美分别测得朝鲜东北部发生4.9级和5.0级地震,美方称震中位于“已知朝鲜核试验场所附近”,但平壤无震感。这是朝鲜自2006年以来进行的第五次核试验。

封闭式地下核试验有其明显的优点:核装置位置固定,便于测试,特别有利于近区物理测量;受气象条件影响小,利于安全保密,可减少对环境的放射性沾染;便于创造模拟高空环境的真空条件,研究某些高空核爆炸效应;还可研究核爆炸的和平利用,如探索开挖矿藏和制取特殊材料的可能性等。

地下核试验会产生放射性核素,人们非常关注它造成的环境危害。这种危害很大程度上依赖于物理和化学机理,这些机理控制着放射性核素如何进入地下水并将它传播给生物圈内的各种物种。在内华达州南部和美国其它的试验基地,相关的环境包括地下水中潜在的污染、它们对环境或农业所产生的影响,以及它们对那些可能会发生间接生态影响的地方的地表水源的极限排泄的环境,地下核试验还会引发小型地震。

地下核设备的引爆会释放出大量的能量,使得试验点周围区域内相关的地质和设备材料发生蒸发。实验产生的高温和压缩的震动波会使试验点生成空隙和裂隙或者改变洞壁上的结构。孔穴是汽化作用和原始的地质介质的压缩所造成的。孔穴的大小(或半径)可以根据爆破能的作用力、埋藏的深度以及地质介质的强度而估算出来。孔穴最大尺寸在爆炸发生后的1/10秒内即可达到。在接下来的几秒钟,发生爆炸、温度冷却、气压消散、孔穴内气体的成分开始按顺序冷凝,冷凝顺序按相对蒸汽压或沸点进行。首先,岩石和重放射性核素元素,同墙内壁上的熔融岩块一起,在洞的底部积聚成熔融的泥胶土。试验几小时或几天后,上面的材料坍塌进入洞内,形成一个垂直的“碎石”竖井,这个“竖井”随着地面的扩大而扩展,在那里形成一个弹坑。部分倒塌的材料会落入熔融胶泥体内。如果最初的爆炸点位于地下水之下,则地下水此时会再次涌入洞内。

核试验,又称核试爆,主要目的是为了测试核武爆炸装置的威力及其他性能,为改进核武器设计或定型生产提供数据,是需要投入大量人力、物力的科学试验。

此外,许多国家的试核,在政治上带有威慑对方的目的。

核试验有4种方式,地上核试验、地下核试验、高空核试验以及水下核试验。在1970年代起,多个大国只进行地下核试验,原因是可以将核辐射控制在地下范围,减少危害,也降低被敌人探测的可能性。

日本对核辐射问题极为敏感,广岛、长崎遭遇了核爆炸袭击(下图),福岛事件也造成了严重的危害。

历史上核试验最多次数的是美国,官方统计共1054次,不过最近一次已经是距今24年前,过去10年发生4次的核试验都是在东北亚半岛发生的。

即便是地下核试验,也很容易出现问题,导致核辐射外泄。福克斯新闻采访AccuWeather网站创始人兼主席麦尔斯教授时,他表示2017年末的天气预测显示,近期东北亚半岛核试验后产生的核辐射,可能会借助强风天气向周围地区传播扩散,使得日本面临核污染威胁。原因就是东北亚的核试验隧道塌方,导致核辐射外泄。

麦尔斯教授表示:“随着未来几天的西北风吹起来,从核试验场所泄漏的任何辐射都有可能在日本海甚至日本岛屿传播和扩散”。他还说,他相信核试验是故意在风力适中的日子里进行的。麦尔斯声称有推测认为,核爆炸试验原本计划在微风天气条件下进行这些核试验,以便由此泄漏出来的核辐射都能够被保留在其边界内,不被国际社会探测到。

下图展示了地下核试验后留下的巨大凹坑。

麦尔斯宣称从一些新闻报道中可以发现,东北亚核爆炸试验的场地发生了事故,因此可能辐射泄漏情况已经超出了计划中的可控范围。据日本电视台报道,东北亚半岛丰溪里核试验场最近的一次核试验导致严重事故,10月10日发生了一起核试验隧道塌方,造成二百人死亡。但政府渠道中还无法获得对这一消息的证实。

AccuWeather网站称,隧道倒塌后部分在场人员受到辐射侵袭。这一辐射可能会外泄到隧道之外,进而传播到日本北海道岛和本州北部,还可能在周末吹至更南部地区。

遭遇核爆炸试验威胁后,韩国多次发射弹道导弹以示威慑(上图)

韩国原子能安全委员会(Nuclear Safety and Security Commission,NSSC)9月8日公布,在本国地区探测到放射性物质“氙133”。英国《电讯报》报道,问题非常严重,因为核试验隧道塌方,一场核泄漏是不可避免的。这一报道还指出,即使山体没有崩塌,泄漏也必然会发生,因为山体有裂缝,放射性物质可以泄漏出来。

当然,从山体裂缝中低速的泄漏核爆炸试验辐射,对日本造成的影响,会比塌方导致的辐射要低得多。目前日本人民只能祈求上天眷顾,让飘到自己头上的核辐射尽可能少一些。