朝鲜核试验当量为什么这么小?
朝鲜在2006年10月9月和2009年5月25日进行过两次核试验,但由于造成的地震震级比较小而遭到外界的普遍质疑:朝鲜的“核试验”到底是不是真正的核爆炸?如果是核爆炸,朝鲜的核试验为什么当量这么小?
首先,从地震波的波形来判断,这两次事件应该是爆炸而非自然地震。地震波分为面波和体波,分别沿地球表面传播和在地球内部传播。而体波又分为P波(primary wave,or pressure wave)和S波(condary wave,or shear wave)。前者是纵波,传播快,先被地震台接受到;后者是横波,传播慢,后被地震台接受到。爆炸和地震的最主要区别是,爆炸造成的震动模式主要是球对称,因此P波通常比S波强;而地震波主要来自地层缺陷的切向错位,因此S波通常更强。从各国地震台监测到的信号来看,P波强于S波,与自然地震信号有明显差异。
卫生小报朝鲜2006年核试验信号(红色)的P波强于S波,与附近地区的地震信号(蓝色)明显不同
其次,大量化学炸药同时爆炸“伪装”成核爆的可能性也可以排除。2006年10月16日,美国国家情报办公室公布说,他们于10月11日在空气采样中检测到了朝鲜核试验造成的放射
性产物,证实了这确实是一次地下核爆炸,当量小于1kt。2009年的核试验虽然没有检测到放射性产物(这可能是由于核爆炸的地层更深,或者朝鲜的地下核试验封闭技术有进步),但从地震波的高度相似性可以判断这也是一次核爆炸。
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朝鲜2009年的核试验信号(上)与2006年的核试验信号(中)形状非常相似
向前跑根据U.S.Geological Survey公布的地震波测量结果,朝鲜2006年和2009年两次核试验的体波震级分别为mb=4.3和4.7。体波震级与核爆当量(Y/kt)有如下的经验公式:mb=a+b log Y,其中a和b为与地质结构有关的常数。对苏联Shagan River Test Site(SRTS)和美国Nevada Test Site(NTS)地下核试验的标定结果是分别是a=4.45,b=0.75(SRTS)和
a=3.92,b=0.81(NTS)。而对于全球范围内不同试验场地的统计结果为a=4.08,b=0.77。由此估计,朝鲜两次核试验的当量分别为0.5~1kt和2~4kt。更准确的当量测定需要靠放化分析,而这只有朝鲜人自己才知道了(如果他们有能力进行放化分析的话)。
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各国地下核试验当量与体波震级对比图,蓝色方框是朝鲜2006年核试验的可能区间高考语文卷子
椰蓉馅与其他国家的首次核试验相比,朝鲜的这两次核试验爆炸当量明显偏小:美国19kt(1945年),苏联20kt(1949年),英国25kt(1952年),法国65kt(1960年),中国22kt (1964年),印度5~8kt(1974年),巴基斯坦6~12kt(1998年)。外界普遍认为,朝鲜的第一次核试验不是完全成功的。据媒体报道,朝鲜在第一次核试验前曾通知中国政府,它将要进行的核试验当量约为4kt。从结果来看,显然没有达到预期的当量。而据LANL前主任Siegfried S.Hecker说(参见他的文章Report on North Korean Nuclear Program),他在朝鲜第一次核试验后在中国访问期间曾有中国核专家告诉他:如果朝鲜确实打算进行4kt当量的核试验,最后只得到1kt当量的爆炸,也可以算是成功的,但并不完美。(“If the DPRK aimed for4kilotons and got1kiloton,that is not bad for a first test.We call it successful,but not perfect.”)而如果朝鲜第二次核试验是为了改进第一次核试验的装置,以达到预期的4kt当量,从结果来看还是比较成功的。这也符合朝鲜政府在第二次核试验后发布的公告中所说的:“这次核试验在爆炸力方面有了新的提高,进一步加强了核武器的威力。”
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