撰文/格雷厄姆?P?柯林斯(Graham P. Collins)
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2~5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。
(译/耿小兵 校/虞骏)