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科学家如何拆解人类最致命的武器 — 核弹

2019-5-14 9:16:06来源:新浪科技作者:-责编:骑士评论:

北京时间5月14日消息,世界上的核武器数量多到足够导致地球毁灭许多许多次。

三位地勤人员正在将一颗Mark 28核弹从美国空军B-52H轰炸机卸下

没有哪个国家可以完全抵御核武器,大家对它都是又爱又恨又怕,所以核裁军谈判在政治上是棘手的,但是,一旦达成协议,科学家和工程师就可以通过各种各样的手段来拆解人类这些最致命的武器,或储存或重新利用危险的核材料。这是一个漫长而复杂的过程,但我们有必要这么做。

如何拆卸武器中的“瑞士表”

核武器拆解是一个协调的过程,需要政治家、科学家和工程师共同努力。核拆解过程始于设计师最初用来制造核武器的蓝图,这就像其他任何类型的机器一样,也是一块一块拆解下来。

要拆解一个核装置,工程师需要知道这些部件最初组装的确切顺序,好在原子弹的设计是一个公开的秘密,而且设计原子弹的方式并不是很多。

然而,美国等国家拥有更精密、更具破坏力的氢弹,这就是另外一回事了。氢弹有很多不同的设计,所以拆卸非常困难,科学家必须非常小心,从机械工程师的角度来看,它们就像一块高度调谐的瑞士手表,是机械艺术品,有着令人难以置信的聪明设计。

拆封设计是整个过程中最具挑战性的部分,与其说是核材料的问题,不如说是工程问题。

氢弹难度大大增加,导致工程师团队在不知道确切设计顺序的情况下拆卸氢弹的可能性更小,但在技术上,这也并非不可能。如果在拆卸过程中犯了错误,氢弹也不大可能爆炸,除非专门做了防止拆卸的设计。

最坏的情况是意外爆炸,而如果拆卸出错,也会出现其他可能的危险,拆解者可能会触电致死,或者暴露于核材料或其他有毒化学物质中。

不过,对于知道自己核武器设计的国家来说,应该能够从容拆卸自己的现代核武器,许多国家已经这样做了。美国国务院的数据显示,从1967年到2014年,美国已经拆除了85%的公开核武器储备。据估计,1967年时美国拥有逾3.1万枚战备核弹头。

剩下的铀或钚怎么办?

无论是较早开发的核弹还是更加先进的核武器,一旦被拆解,处理遗留材料的过程都是一样的。当大国决定减少他们的储备时,会遗留下相当数量的钚,那么,我们该怎么办?

一个显而易见的答案是重新利用放射性物质——钚或铀——来发电。为了适用于发电厂,这些核材料需要用浓度较低的核材料进行稀释。世界上任何地方都没有设计用来处理武器级核材料的核反应堆,在你把它变成燃料之前,你必须进行稀释。

然而,处理大多数放射性物质的实际情况并非如此。这在经济上并不总是可行的。浓缩新材料的成本要比降低新材料的浓度并重新利用的成本更低,将钚或铀从储存地运往各地的反应堆也不受欢迎,所以大多数情况下,这些核材料只是被放在储存设施里。

提取出来的铀或钚将含有不同的同位素,意味着它们的放射性衰变速度不尽相同。高放射性同位素的半衰期较短,即它们的衰变速度比低放射性同位素快得多,这就会产生大量的热量。这些核材料必须在水池中存放大约5年,以便在燃料棒衰变的时候冷却它们,然后,剩下的就是放射性较低、相对低水平的废料。

放射性较低的同位素衰变较慢,它们的原子核更重,因此半衰期很长,有数百万年之久,科学家还需要对它们进行处理,不能就这样放在一边。

处理的方法就是将放射性燃料棒储存在专门设计的容器中。这些容器通常被称为“干式贮存桶”,由钢材焊接而成,可以有效防止泄漏。每个贮存桶都会包裹在另一个钢壳里,再包裹在一层厚厚的混凝土中,以防止辐射泄漏。站在这些容器外面时,你探测不到任何辐射。

但是,即使是这样的控制措施也有缺点:只要反应堆内的燃料棒还在产生辐射,建造、维护和监控这些设施的成本就永远不会消失。对人类来说,这基本上是永恒的。

核废料处理还需要考虑国家安全的问题。政府需要将核废料放在安全的地方,防止它们被再利用,或者被恐怖分子得到。

这就是为什么最近几年来另一种选择更受欢迎的原因,这种选择就是部分拆解。毕竟,除非核弹被引爆,否则其内部的核材料就会处于稳定和受控状态,通过部分拆解,使核材料保持在内部,同时又消除了使用核弹的机会。如果拆除了引爆装置,那剩下的部分就不能用作炸弹了。

你可能会说,部分拆解是可逆的,引爆装置可以装回去,核弹头也因此可以被重新启动,实际上这很复杂,无法在几小时内把引爆装置装回去,因此也就不能很快使用,需要好几周的时间。

总之,当所有国家共同努力控制并不断削减核武库时,世界才会变得更加安全美好。

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关键词:核弹武器

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