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朝鲜核试验的哑弹疑云

时间:2009-03-31 13:42 来源:未知 作者:《环球科学》2007年第
2006年10月9日,朝鲜宣布进行了核试验。但科学家们监测发现,朝鲜此次核试验的当量应该在0.5千吨,远低于其他国家第一次核试验的5--20千吨当量。为什么朝鲜核试验的当量偏低?
  

   

 

  

      撰文/格雷厄姆?P?柯林斯(Graham P. Collins)

2006109,朝鲜宣布进行了核试验。这条突发新闻传出后不久,专家们就意识到,相较于其他国家的第一次核试验而言,这次爆炸的规模要小得多。一般来说,第一次核试验的当量为520千吨不等。例如,美国1945年进行的“Trinity”核试验,当量就略低于20千吨。然而外界对这次朝鲜核试验当量的估计却普遍集中在0.5千吨左右。据报道,朝鲜官员曾透露,他们预期核爆炸的当量为4千吨。

 

  立即就有评论员猜测,这次爆炸并非核爆炸。不过地震波信号表明,爆炸是突然发生的,让这么大量的常规炸药以如此迅猛的方式爆炸,这本身就是一个极困难的技术挑战。无论如何,爆炸两天后收集到的空气样品证实,此次爆炸确为核爆炸。依据之一就是探测到了放射性氙同位素的存在,这种惰性气体在核爆炸时由原子分裂产生,即使在地下核试验时也非常容易泄漏出来。

 

  很显然,朝鲜进行了一次不太成功的核试验。未能取得成功的确切原因,则取决于核试验所使用的核装料。朝鲜核试验极有可能与美国“Trinity”核试验和长崎原子弹相似,采用了钚装料,而不像广岛原子弹那样使用了铀装料。朝鲜有很多钚,但没有迹象表明它能分离出大量纯度达到武器级的铀。

 

  造成钚弹“哑火”的原因有好几种。第一种取决于触发钚弹的内爆过程。要想完全成功,内爆必须非常对称。一般情况下,快速和慢速爆炸的常规炸药会混合装填在钚球(也被称为“钚核”或“钚芯”)的周围。在加工装配这个炸药壳的各个部件时,工程师必须十分仔细,使它们同时引爆时能产生精确的内聚式球壳形冲击波,将钚的密度压缩到正常密度的25倍(压缩得越狠,爆炸的当量就越大)。在密度较高的情况下,钚的质量从次临界状态转变成超临界状态,从而引发自持链式反应,产生爆炸。

 

  如果冲击波未能完全对称,比如一块炸药的爆炸时间晚了100 纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒),压缩的效果就会大打折扣,因为钚核往往会在冲击波较弱或者到达时间较迟的方向上“突围”而出。哪怕压缩只是稍有延迟,仍能使钚变成明显的超临界状态,但是内核也可能会迅速变形分裂,使链式反应过早终止。

 

  造成哑弹的另一个可能的原因就是,钚装料中存在着污染物钚240,它的比例超过了1%。核反应堆的燃料棒能够产生可用于核武器的同位素――钚239,但是它在反应堆中呆的时间越长,钚240的含量就越高。钚240不断释放出中子,每秒钟释放的中子数是钚239的几万倍。尽管中子是产生核链式反应的关键粒子,但在内爆早期出现过多的中子,会导致钚核在未被完全压缩前就发生爆炸,导致实际当量偏小。

 

  2006109在朝鲜花台郡附近进行的核试验到底出了什么问题,可能只有朝鲜的科学家们知道事实真相。无论如何,爆炸技术上的缺陷并不会明显改变朝鲜核试验所带来的政治冲击。                      

 

(译/耿小兵  /虞骏)

 

 更多精彩内容,请见《环球科学》2007年第1期

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