(安全生产)美国核武器安全技术与安全控制概述
- 格式:doc
- 大小:389.50 KB
- 文档页数:15
核能与核技术概论概述核能是指从原子核中释放出的能量,是一种非常强大的能源形式。
核技术则是指利用核能进行科学研究、医疗诊断和治疗、工业生产等方面的技术手段。
核能与核技术的发展对人类社会产生了深远的影响,既为人类带来了巨大的利益,也带来了一系列的安全隐患与伦理道德问题。
核能的来源与利用核能的来源主要是核裂变和核聚变。
核裂变是指重核(如铀、钚等)被撞击后分裂成两个或多个轻核的过程,产生大量能量。
核聚变则是指两个轻核融合成一个更重的核的过程,同样会释放巨大的能量。
目前,核能主要是通过核裂变来进行利用,核聚变技术仍处于研究阶段。
核能的利用主要分为两个方面:核能发电和核技术应用。
核能发电是利用核裂变过程中释放的能量来产生蒸汽,驱动涡轮发电机发电。
核电站是目前应用最广泛的核能利用形式,它具有高效、稳定、低碳排放等优势。
核技术应用则包括医学、工业、农业、环境保护等多个领域。
例如,核技术在医学诊断中可以用于放射性示踪、肿瘤治疗等;在工业生产中可以用于材料检测、无损检测等;在农业方面可以用于辐照食品、育种改良等;在环境保护中可以用于核废料处理、水资源管理等。
核能的安全隐患与伦理道德问题核能的利用虽然带来了许多好处,但同时也伴随着一系列的安全隐患。
核事故是其中最为严重的问题,核电站发生事故可能导致放射性物质泄漏,对人类和环境造成巨大的危害。
例如,切尔诺贝利核事故和福岛核事故给人类敲响了警钟,引起了全球对核能安全的高度关注。
因此,核能的安全问题必须得到高度重视,需要采取严谨的管理和监控措施,确保核能的安全利用。
核能的利用也涉及到伦理道德问题。
核武器的开发与使用是最突出的问题之一。
核武器的威力极大,一旦使用将对人类和地球造成灾难性的后果。
为了维护世界和平与安全,国际社会制定了多个不扩散核武器的条约与协议,并努力推动核裁军。
核技术的发展与前景核技术作为一种高科技手段,具有广阔的发展前景。
随着科技的进步,核技术正在不断创新与发展。
来围观美军核武器:个个威力惊人,真实规模有多大?美军能够称霸全世界,除了全球第一的海军和空军力量,核武器才是其真正的王牌。
这些威力恐怖、足以毁灭全人类的核武器,是帝霸权的真正资本。
人类最尖端的科技,往往最先应用于武器研发,这真是人类的悲哀、莫大的讽刺。
核武器的出现,使人类距离毁灭只剩下一步之遥。
在这方面,美国起步最早、规模最庞大(毛熊跟美帝是同一个量级)、科技水平最高,也是迄今为止唯一在实战中使用过核武器的国家。
同时,美国频频挥舞核大棒,是核讹诈欲望最强的国家。
那么,大家都说美帝的核武器最强,我们今天就来看一下,美帝的核力量到底有多强大?(美帝的氢弹试验,军舰在爆炸的威力面前,简直就像一条小虫虫)美国“三位一体”的核力量由陆基、海基和空基三部分组成。
陆基核力量:孤独的老兵美国的陆基导弹不算先进,比中国和俄罗斯的水平都要差,目前只有一种固定井式发射的民兵3在服役,没有装备机动式发射的,主要原因是美国的重点不在陆基,所以才会这样。
实际上,美国在以前曾研制过“和平卫士”洲际导弹,技术非常先进,拥有10枚30万吨当量的MK21分导式弹头,命中精度90米,因为美俄签有削减条约,这位假惺惺的“和平卫士”被迫在2005年全部退役。
民兵3型战略导弹民兵3型洲际导弹是美国第一种拥有分导式多弹头的陆基战略导弹,1970年开始服役,共生产830枚,为3级固体式导弹,射程约1万公里至1万3千公里,战斗部重量约1088公斤,采用地下固定发射井贮热式发射。
广岛核爆,1万3千吨的威力按照美俄签署的有关协议,美国目前还保存有440枚民兵3型导弹,分为两种,一种是携带3枚当量各17万吨的MK12/W62弹头,另一种是携带3枚当量30万吨的MK12A/W78、W87弹头。
W87的技术非常先进,增强型的当量可提高至47.5万吨。
有资料说,按照美俄协定,双方将销毁所有的分导式多弹头洲际导弹,美军的W87弹头只能以单弹头形式装备在民兵3导弹上(是否实际执行暂未查到)。
美国核武器安全技术与安全控制概述核武器的安全性是保持战略威慑力的基石和有核国家的最高利益所在。
美国作为世界上最早拥有核武器且拥有数量最多的国家,高度重视核武器的安全问题,在发展新的核武器技术的同时,不断对现有核武库进行安全性改造,将安全思想贯穿于武器设计、贮存管理和作战使用中,已在设计技术、管理机制、保卫措施、指挥程序以及安全制度上形成了一套严密的安全体系。
1 采用多重技术手段,从系统设计上确保核武器的内在安全核武器是一种高风险武器,在撞击、着火或枪击等意外事件下容易发生核爆炸与放射性事故,污染环境,危害人身。
因此,安全性是核武器最重要、最严格的一项技术性能。
提高安全性最简单的方法是实施核部件与非核部件的分开放置,美国在20世纪50年代对核航弹即采用此种方法,但分储不利于战备。
为此美国从20世纪60年代开始注重从系统设计上提高核武器的安全性,为保障核武器的核爆安全与化爆安全采取了一系列有效的技术措施。
1.1 增强核爆安全装置为防止核武器在异常环境或事故状态下过早解除保险而启动引爆系统,美国桑迪亚实验室20世纪70年代初研制出增强核爆安全装置。
该系统将核武器引爆控制系统的关键电气部件隔离在一个“禁区”内,用结构壳体和绝缘壁使该区域和各种意外“能量源”隔离开。
控制正常解保和点火电能进入禁区的唯一通道是强链接开关。
目前,美国部署的核武器中已有3/4装备了这种安全装置。
为了提高核武器指挥与控制的可靠性,防止非授权使用核武器,美国还采用了将增强核爆安全装置与密码锁结合起来的更先进的技术设计。
1.2 钝感高能炸药钝感高能炸药是为防止核武器意外核爆而研制的新型炸药,对提高核武器储存安全,防止钚污染是一种有效的方法。
与早期采用的高爆速、大能量炸药相比,该种炸药具有独特的钝感性,在火烧、碰撞、跌落或枪击等情况下发生爆炸的概率很低,有利于实现化爆安全。
美国参议院军事委员会1978年提议对“今后所有核武器均采用钝感高能炸药”。
美国核安全法规标准介绍一、美国核电法规体系的五个层次:二、美国核电法规和标准简介2.1 原子能法(第一层次)(放射性污染防治法)原子能法,美国国会参众两院于1954年批准并公布,共有303条,分成20章。
原子能法是美国对原子能的和平利用和军事用途管理的根本依据。
2.2 联邦法规(第二层次)(HAF)联邦法规,美国联邦法规由美国核管理委员会(NRC)发布;第10部分是“能源”,它规定了和平利用原子能通用的和特殊的原则和准则,它在美国具有法律效力。
第10部分“能源”与核电厂设计有关的部分主要有:10CFR50“生产和应用设施的执照发放”的附录(15个)2.3 美国核管理委员会的管理导则(第三层次)(HAD)美国核管理委员会的管理导则,美国核管理委员会制定了一整套的管理导则(RG)它提供了符合法规要求的指导和可行的解决办法。
按照不同内容,将这些导则分为10个部分,涉及核电厂的内容编为第一部分,即RG.1。
如:RG.1.28《质量保证大纲要求(设计和建造)》;RG.1.38《轻水堆核电厂各物项的包装、运输、接受、贮存和装卸的质量保证要求》;RG.1.64《核电厂设计的质量保证要求》;RG.1.70《核电厂安全分析报告的标准格式和内容》等。
管理导则的其它部分为研究和试验反应堆、核燃料和物料设备、环境和厂址以及职业保健等。
2.4 美国核管理委员会的技术文件(NUREG)(第四层次)(HAF·J)▲NUREG文件:美国核管理委员会下设的反应堆管理局负责编制的技术文件;▲NUREG/CR文件:委托各种研究机构完成的技术文件。
NUREG文件和NUREG/CR文件属于建议性的参考文件;有时NUREG文件与R.G具有同样的作用:如“NUREG-0800”是《核电厂安全分析报告的标准审查大纲》,这是NRC 对申请者按照“R.G.1.70”《核电厂安全分析报告的标准格式和内容》要求编写的“初步/最终安全分析报告”进行审查的指导性文件。
核武器军备控制概述课程设计概述核武器是全球安全领域的关注焦点。
作为最致命、最破坏性的武器之一,核武器的扩散和使用对于全球的安全和稳定构成了极大的威胁。
因此,国际社会长期以来一直在积极推动核武器军备控制的进程,旨在防止核武器扩散、减少核武器威胁和最终实现全面禁止核武器的最终目标。
本课程设计主要对核武器军备控制的概念、国际法律框架、现状和未来展望进行了概述。
课程目标本课程旨在让学生掌握以下内容:•理解核武器军备控制的概念和意义;•熟悉核武器军备控制的国际法律框架和体系;•掌握主要核武器国家的核武器规模和现状;•分析未来核武器军备控制的趋势和前景。
课程大纲第一章:核武器军备控制概述1.1 概念和意义 1.2 历史回顾 1.3 相关国际法律框架和机制第二章:核武器国家2.1 美国 2.2 俄罗斯 2.3 中国 2.4 英国 2.5 法国 2.6 印度 2.7 巴基斯坦2.8 以色列 2.9 朝鲜第三章:军备数量和现状3.1 核武器存量与规模 3.2 核武器的部署和使用 3.3 核武器的安全保障第四章:核武器扩散和非扩散4.1 核武器扩散的影响 4.2 相关国际法律条约和机制 4.3 防止核武器扩散的措施和未来展望第五章:未来趋势和前景5.1 核武器从全球军备中的定位 5.2 核武器控制和裁军的趋势和进程 5.3 未来全面禁止核武器的前景和挑战教学方法本课程主要采用讲授、案例分析和小组讨论等多种教学方法,以提高学生的学习兴趣和积极性。
其中,讲授主要针对基础概念和理论;案例分析主要针对典型实例和案例进行分析和讨论;小组讨论主要用于让学生本身的思考和分析,加深对核武器军备控制问题的理解。
考核方式本课程的考核包括课堂表现、小组讨论、论文撰写等多种方式。
其中,小组讨论和论文撰写是必须完成的,而课堂表现则属于课堂积极性和学习情况的评估。
具体考核方式如下:1.小组讨论(占总成绩20%)每个小组在掌握相关理论基础方面,需要花费一个学期的晚自修时间进行实地查阅资料、讨论、整理。
核安全小知识核安全的定义广义上是指对核设施、核活动、核材料和放射性物质采取必要和充分的监控、保护、预防和缓解等安全措施,防止由于任何技术原因、人为原因或自然灾害造成事故发生,并最大限度减少事故情况下的放射性后果,从而保护工作人员、公众和环境免受不当辐射危害。
狭义上是指在核设施的设计、建造、运行和退役期间,为保护人员、社会和环境免受可能的放射性危害的所采取的技术和组织上的措施的综合。
该措施包括:确保核设施的正常运行,预防事故的发生,限制可能的事故后果。
核安全常识一、生活中辐射无处不在。
约在100年前,科学家发现某些物质能放出三种射线:阿尔法射线、贝塔射线和伽马射线,统称电磁辐射。
辐射无色无味,无声无臭,看不见,摸不着。
不过辐射却可用仪器来探测和度量。
度量辐射剂量的单位是希沃特,简称希。
1毫希等于千分之一希。
我们吃的食物、住的房屋、天空大地、山川草木,乃至人的身体都存在着放射性。
据国家原子能机构网站介绍,砖房每年0.75毫希;宇宙射线每年0.45毫希;水、粮食、蔬菜、空气每年0.25毫希;土壤每年0.15毫希;胸部透视一次0.02毫希。
在我国,国家核安全法规要求核电站在正常运行工况下对周围居民产生的年辐射剂量不得超过0.25毫希,而核电站实际产生的辐射剂量远远低于这个限值。
国际基本安全标准规定公众受照射的个人剂量限值为每年1毫希,而受职业照射的个人剂量限值为每年20毫希。
二、核与辐射防护小知识在发生核与辐射突发事件后,不同阶段可采取不同的防护措施。
事件发生1至2天内,对人员可以采用的防护措施有:隐蔽、呼吸道防护、服用稳定性碘、撤离、控制进出口通路等。
服用稳定性碘能防止或减少烟羽中放射性碘进入体内后在甲状腺内沉积。
在事件中期阶段,已有相当大量的放射性物质沉积于地面。
根据这个时期对人员照射途径的特点,可采取的防护措施还有:在畜牧业中使用储存饲料,对人员体表去污,对伤病员救治等。
在事件晚期,主要照射途径为污染食品的食入和再悬浮物质的吸入引起的内照射。
美国核污染处理
美国核污染处理涉及多个方面,包括核污染物的管理、安全监管、清理和废物处理等。
首先,美国核能管理委员会(Nuclear Regulatory Commission,NRC)负责监督和管理核电站的运营,以确保安全和防止核
污染的发生。
NRC设立了严格的标准和规定,监督核电站的
建设、运营和关闭过程,并执行核能发电许可证的授予和延期。
其次,对于已经发生的核污染,美国政府采取措施进行清理和废物处理。
美国能源部(Department of Energy,DOE)负责处理核污染相关问题,其中涉及核武器制造遗留的核污染,以及旧核电站和其他核设施的拆除和后处理工作。
此外,美国也加大了对核废物的管理和储存的研究和发展力度。
目前,高放射性核废物在美国一般被封存在深地质存储库或中间贮存设施中,以保证安全处理和长期储存。
最后,美国政府还鼓励开发清洁能源技术,以减少对核能的需求,并逐步减少核污染的风险。
此外,美国也在国际上积极参与核安全合作和交流,共同努力解决全球核污染问题。
需要注意的是,美国核能的安全和核污染处理一直备受关注和争议。
一些人担心核风险和核废物处理的可行性和安全性,持续呼吁加强监管和改善核能的环境影响。
因此,在核能开发和相关政策制定中,需要平衡经济利益和环境风险,并保证公众参与和透明度。
I行业观察NDUSTRY INSIGHTS随着世界核能产业的发展,核安全监管日益成为国际社会关注的焦点。
目前各国经过长期的探索与实践,已建立起了行之有效、适合本国情况的核安全监管体系和相关的法规体系。
国外主要有核国家核安全监管和法规体系概况美国的核工业发展起步于20世纪40年代。
经过60多年的发展,美国已成为全球核工业规模最大、门类最齐全、技术最先进的国家。
为了确保本国核工业的安全,美国建立了一套完整的监管体系,其国防与民用核设施的核安全由三个独立的政府部门分别监管。
美国核管会(NRC)主要负责民用核设施和活动的安全监管,同时,国会规定能源部的一些非军用核设施和活动也受核管会监管;美国能源部(DOE)负责与国防有关的研究、开发和生产活动的核安全监管,其监管职责主要由两个部门分别承担,即环境、健康、安全与安保办公室(EHSS)负责对能源部的核设施和活动进行安全监管,国家核军工管理局(NNSA)主要负责安保、保密和应急管理;而国防核设施安全委员会(DNFSB)则作为独立于能源部的监督与建议部门,对能源部所属的国防核设施进行巡视,直接向能源部部长提出建议。
美国核法律体系的核心是1954年通过的《原子能法》。
围绕着该法,国会制定了一个管理核能发展的总体法律框架,范围涉及采矿、核材料、核设施、辐射防护、放射性废物管理、不扩散和出口、实物保护、运输和核第三方责任等。
该法的通过标志着美国核工业从联邦政府垄断核材料的生产和使用体制过渡到私营企业也可以参与核材料的生产和利用的体制。
有关核设施安全监管的法律法规体系主要由四个层次的法律法规组成:美国国会发布的公法,包括《原子能法》、《健康和安全辐射控制法》、《能源重组法》、《核不扩散法》、《核废物政策法》及相关联邦法规(CFR)等;能源部法令,即能源部为确保核安全而发布的一系列法令,分为政策、命令、通知、手册、导则和技术标准等类型;国防部法规,旨在确保核武器安全,例如国防部指令3150.2“国防部核武器系统安全计划”;各军种颁布的核安全指令、指南和标准等,是由各军种根据各自核武器系统安全的特殊要求颁布的实施性文件,例如海军和空军《核武器系统安全设计与评估标准》。
(安全生产)美国核武器安全技术与安全控制概述美国核武器安全技术与安全控制概述核武器的安全性是保持战略威慑力的基石和有核国家的最高利益所在。
美国作为世界上最早拥有核武器且拥有数量最多的国家,高度重视核武器的安全问题,在发展新的核武器技术的同时,不断对现有核武库进行安全性改造,将安全思想贯穿于武器设计、贮存管理和作战使用中,已在设计技术、管理机制、保卫措施、指挥程序以及安全制度上形成了一套严密的安全体系。
1采用多重技术手段,从系统设计上确保核武器的内在安全核武器是一种高风险武器,在撞击、着火或枪击等意外事件下容易发生核爆炸与放射性事故,污染环境,危害人身。
因此,安全性是核武器最重要、最严格的一项技术性能。
提高安全性最简单的方法是实施核部件与非核部件的分开放置,美国在20世纪50年代对核航弹即采用此种方法,但分储不利于战备。
为此美国从20世纪60年代开始注重从系统设计上提高核武器的安全性,为保障核武器的核爆安全与化爆安全采取了一系列有效的技术措施。
1.1增强核爆安全装置为防止核武器在异常环境或事故状态下过早解除保险而启动引爆系统,美国桑迪亚实验室20世纪70年代初研制出增强核爆安全装置。
该系统将核武器引爆控制系统的关键电气部件隔离在一个“禁区”内,用结构壳体和绝缘壁使该区域和各种意外“能量源”隔离开。
控制正常解保和点火电能进入禁区的唯一通道是强链接开关。
目前,美国部署的核武器中已有3/4装备了这种安全装置。
为了提高核武器指挥与控制的可靠性,防止非授权使用核武器,美国还采用了将增强核爆安全装置与密码锁结合起来的更先进的技术设计。
1.2钝感高能炸药钝感高能炸药是为防止核武器意外核爆而研制的新型炸药,对提高核武器储存安全,防止钚污染是一种有效的方法。
与早期采用的高爆速、大能量炸药相比,该种炸药具有独特的钝感性,在火烧、碰撞、跌落或枪击等情况下发生爆炸的概率很低,有利于实现化爆安全。
美国参议院军事委员会1978年提议对“今后所有核武器均采用钝感高能炸药”。
到20世纪90年代初期,美国部署的核武器大约有1/3采用了这种炸药。
因而,采用钝感高能炸药如TATB代替常规炸药,是未来的一种发展趋势。
1.3耐火弹芯耐火弹芯是为了防止钚在高温下汽化散落造成大面积污染而采取的安全措施。
基本设计思想是在初级钚球外设计包覆一层耐高温、抗钚腐蚀的材料,使钚芯能够承受大约1000°C的高温,并保证在几个小时内不会受到破坏,即使其中钚球熔化,也不会因其侵蚀作用而破裂,这样就防止了钚的污染。
美国核武库约10%的核弹头采用了耐火弹芯。
钝感高能炸药和耐火弹芯是核武器最关键的两项安全特征装置,也是在设计时需要进行全当量核试验的装置,这对已签署禁核试条约的国家来说构成了技术挑战。
1.4一点安全一点安全是从系统设计上保障核武器安全核爆的固有性能。
美国国防部1968年开始将其制定为核武器安全技术标准。
一点安全对设计的要求非常高,即通过理论设计保证在发生事故时,初级高能炸药在某点起爆时所产生的核爆威力在1.8千克TNT当量以上的机率不超过百万分之一,并无需其它安全措施。
1.5机械安全装置机械安全装置是为防止事故情况下初级高能炸药部件爆炸后(特别是多点起爆)产生较大的核当量而设计的,目的主要是破坏聚合爆轰或冲击波的对称性或球面性。
1.6分离部件设计分离部件的早期设计思想是在核武器解除保险前,使核部件(如钚芯)和炸药部件分开一定距离,或在二者之间设置屏障,从而防止因炸药球爆炸而引发核爆炸。
但由于美国自20世纪50年代中期以后开始采用封闭弹芯,这种分隔概念变得难以实现。
劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家为此在20世纪80年代末提出研究新的弹头设计结构,如移动炸药球、移动钚球或采用灌注等方法,以便在现代化核弹头中实现这种分离。
2建立系统的安全机制,从防范措施和防护制度入手抓好外围管理除通过优化系统设计改善核武器的安全性外,美国还建立了自上而下的管理机构和严格的保卫措施和管理制度。
2.1核武器安全管理机构美国核武器的安全管理实行的是由总统决策、国防部和能源部共同负责,核武器委员会直接参与的管理机制。
国防部和能源部为美国核武器安全的主管部门,共同负责在核武器研究、发展、库存和退役工作中的职责。
两个部门在许多方面联合向总统提出咨询并执行国家核武器计划。
其中,总统掌握核武器的规模、部署、使用等决策权。
国防部负责提出军事需求,运载系统、指挥控制系统、作战力量的部署与规划,部队训练,威胁评估等工作。
能源部负责核武器的设计、研制、试验及核材料的生产与管理,库存核武器技术性能的监测与评定,维持核武器联合体关键生产能力,支持核武库的科学管理计划,制定核武器活动经费预算,以及退役核武器的拆除等。
在2000年3月正式成立核安全局后,能源部所有有关国家安全事务均通过该机构实施。
核武器委员会是国防部与能源部的联合委员会,负责协调解决与两部门有关的核武器问题,如制定年度核武器备忘录;研究核武器库存方案与费用;审查各种生产方案的成本、效益与进度;协调两部门核武器计划的制定和预算;确定核武器生产方案的费效比;宏观指导核武器优先研究项目;协调、批准能源部核武器研制、开发、生产和退役等活动等。
核武器委员会由三名委员组成:负责采办、技术和后勤的国防部副部长(任主席);参谋长联席会会议副主席;能源部副部长。
下设核武器委员会常务委员会、核武器需求工作组与项目官员小组。
参谋长联席会议是国防部长和总统在所有军事问题特别是核武器问题上的主要顾问。
在库存核武器管理方面,它的职能是:监督国防核武器局的工作,包括确定库存核武器的构成,向各军种分配、部署核武器,对核部队及库存武器进行经常性的例行检查。
军事联络委员会代表国防部但隶属能源部,是国防部与能源部之间的联络机构,关于核武器的所有问题包括研制、生产、库存、退役等,均通过该委员会进行联络。
国防核武器局系国防部核武器研究、发展、试验与鉴定工作的主管业务部门。
主要负责核武器的研制与试验,为核武器的安全储存提供技术保障,为参联会和各军种提供所有与核武器问题有关的防务咨询,并负责协调国防部与能源部之间有关核武器的研制与试验等事宜。
各军种(空军、海军、陆军及海军陆战队)是核武器的最终用户和库存核武器的具体监管单位。
在核弹头服役期间,按照国防部和参谋长联席会议以及国防部核武器局的文件和规范,提供核武库后勤、运输、安全和维护等工作。
2.2安全保卫措施与管理制度·使用特种保安部队对核武器储存库进行武装警卫;·对储存区的核武器进行直接监护;·严格核武器的储存、控制、保养手续,加强责任制;·采用围墙(一般设两到三重)、拱形顶盖的建筑和严格的通行制度来限制人员接近,并在库房周围安设先进的探测、照明、通讯和警报等设备,配备强大火力以防意外事故发生;·对接触核武器的人员进行严格审查;·采取“双人制”,即任何人接触核武器时,都必须有同样技术知识的另一个人在场,要求两人均具备“发现对方非经批准的或不正当操作的能力”。
·对拥有核武器的部门进行资格审查;·实施人员可靠性计划,确保负责保管、监守或能接触核武器的人员可靠并能够胜任其所肩负的职责;·由军种参谋部同国防核武器局、能源部协商制定核武器安全条例,并以各军种的指令形式公布;·对库存核武器实施核查和汇报。
3及时调整战略,为禁核试后核武器安全性评定探索新的检验途径美国在1993年宣布暂停核试验之后,其库存核武器安全性与可靠性研究、检验受到严重影响,在传统的核试验评定手段无法使用的情况下,为确保库存核武器的有效性和继续发展核武器技术,美国制定并实施了以科学为基础的“核武库技术保障计划”,加大了核武器实验室研究力度,迅速将核武器的研发和维护手段转向不受条约限制的数值模拟计算。
3.1实验室研究设施为提高实验室对核武器的物理研究能力,美国建立了一系列大型室内装置。
主要有国家点火装置、X射线脉冲功率装置、双轴闪光照相流体力学试验装置、先进流体力学装置、先进辐射源等。
这些装置是在现阶段暂停核试验条件下,美国开展高能密度物理研究,尤其是进行核武器物理研究的重要工具和手段。
其中,国家点火装置是目前世界上规模最大的在建核爆模拟装置,其工作原理是利用大型激光器产生的高强度激光照射含氘氚的靶丸,创造产生热核聚变点火的条件。
国家点火装置总共可产生192路激光束,激光总能量达1.9兆焦耳,用于研究核装置次级的物理过程,特别是研究流体动力学不稳定性、辐射输运、状态方程以及辐射自由程等问题。
X射线脉冲功率装置利用强电流产生的磁场压缩套筒等离子体壳体,产生X射线脉冲,用于进行高能密度物理与惯性约束聚变研究。
桑迪亚实验室的PBFA-Z装置即采用这种原理。
双轴闪光照相流体力学试验装置是美国投巨资建造的另一种大型实验装置,其原理是利用两路互相垂直的直线感应加速器大型X光机,产生强X光进行爆轰试验闪光照相。
该装置可提供内爆过程中物理特性随时间变化的物理图像和分析数据,是解决核武器安全性与可靠性、检验对核装置初级的物理认识和预测能力的试验工具。
以上述装置为代表的一系列大型实验室装置,对于加强实验室试验研究能力,促进武器物理及相关学科的基础研究,保持核武器实验室的技术能力,具有非常重要的意义。
3.2“虚拟”试验与“零当量”试验计算机模拟和仿真是利用计算机强大的运算能力对核装置爆炸全过程进行数值模拟,通过计算来描述、判断核装置爆炸的发展过程和最终结果,是目前模拟核试验的最主要手段之一。
美国提高计算机模拟能力主要通过“加速战略计算倡议”来实现,其目标是将武器评估方法从传统的试验转移到数值计算,依据以往的经验数据,实现全系统、全物理过程的三维模拟计算。
截止到目前,美国IBM公司为利弗莫尔实验室建造的“蓝色基因”计算机的运行速度已达到每秒百万亿次,实现了核试验模拟技术里程碑的突破。
流体力学试验是评估核武器初级储存性能的主要手段,可用于了解核武器部件老化现象、化学反应和材料界面变化的影响。
该试验需借助许多实验室大型设备进行,如阿拉莫斯的双轴闪光照相流体力学试验装置、利弗莫尔的闪光X射线装置、内华达实验场的大型爆炸试验装置以及密封引爆装置等。
次临界试验是指带核材料但不发生链式反应(即核材料仍处于次临界状态)的爆轰流体力学试验。
可用于研究武器中裂变材料在炸药产生的高压动载条件下的材料特性,也可用接近原型的试验装置,研究裂变材料在武器条件下的行为,如裂变材料库存老化后是否会影响武器战术技术性能等。
从1997年至2004年底,美国已进行了21次次临界试验。
由于“虚拟”试验与“零当量”均不受禁核试条约限制,且在研究核物理属性、保持核试验设备设施、锻炼试验和诊断队伍等方面具有特殊意义,在未来核武器发展中将发挥十分重要的作用。