Subkritisk eksperiment indfanger videnskabelige målinger for at fremme lagersikkerheden

Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) udførte med succes sit første subkritiske eksperiment siden 2003 den 13. februar på Nevada National Security Site (NNSS) U1a -facilitet. Eksperimentet-kaldet "Ediza"-fandt sted dybt under ørkenbunden og var kulminationen på en femårig kampagne, der havde til formål at indsamle high-fidelity-plutoniumdata til støtte for nukleare lagersikkerhed.

Subkritiske eksperimenter giver forskere mulighed for at studere, hvordan nukleare materialer reagerer på højeksplosiver uden at udføre en traditionel atomprøve. De indeholdte eksperimenter er specielt designet til at sikre, at de forbliver under tærsklen til kritikalitet. I tilfælde af Ediza, forskere brugte højeksplosiver til at implodere plutonium, fange mange, detaljerede videnskabelige målinger, der vil blive sammenlignet med supercomputersimuleringer.

"Vi fremmer sikkerhedsvidenskab med dette subkritiske eksperiment, sagde Barbara Kornblum, LLNLs hoveddesignfysiker på den eksperimentelle serie. "Ediza er det første eksperiment af sin art, og det giver os unikke plutoniumdata. "

Da plutoniet imploderede, forskere var i stand til at fange radiografiske billeder af høj kvalitet, der er relevante for lagersikkerhed. Disse billeder ligner røntgenbilleder taget af en tandlæge, men er mere end tusinde gange mere kraftfuld end en tandrøntgen. Disse røntgenbilleder og data fra anden diagnostik vil blive sammenlignet med supercomputersimuleringer, der forudsagde implosionen. Ved at sammenligne disse simuleringer med de eksperimentelle data kan forskere forbedre fysikmodellerne, muliggøre mere realistiske simuleringer og ultimativt, større tillid ved vurdering af lagersikkerhed.

Ediza var det sidste eksperiment i serien "Sierra Nevada", som var et tri-lab-samarbejde mellem LLNL og dets kolleger ved Los Alamos National Laboratory (LANL) og Storbritanniens atomvåbenetablering, med støtte og videnskabeligt samarbejde fra NNSS. LLNL -forskere arbejdede tæt sammen med disse samarbejdspartnere, forbinder ugentligt via telekonference over den femårige Sierra Nevada-kampagne, og dagligt med det kombinerede NNSS -team under Ediza eksperimentelle aktiviteter.

Frem til Ediza, forskere gennemførte fem forberedende eksperimenter ved hjælp af mock-komponenter fremstillet af ikke-nukleare materialer. Ud over at levere værdifulde fysikdata, de forberedende eksperimenter var afgørende for at sikre, at eksperimentelle sikkerhedsfunktioner og diagnostik ville fungere korrekt i Ediza -eksperimentet. Til sidst, al sikkerhed, sikkerheds- og diagnosesystemer udført som forventet.

"Hvert eksperiment genererede nyttige fysikdata, men Livermore laver ikke 'subcrits' for at studere højeksplosiver, "sagde LLNL -fysikeren Reed Patterson, eksperimentel teamleder. "Dette eksperiment handlede om at besvare spørgsmål om plutonium. Til sidst vi fangede nogle udsøgte data, og det vil gå langt for at forbedre de fysikmodeller, vi bruger til at garantere atomvåben sikkerhed. "

Hvert år, LLNL og LANL er ansvarlige for at vurdere det amerikanske atomlager for at sikre, at sprænghovederne altid vil fungere efter hensigten. Denne fremgangsmåde er kendt som lagerstyring. I mangel af at udføre traditionelle atomprøvninger, der anvendes en videnskabsbaseret metode, hvorved en virtuel testplads simuleres med computermodeller. For at dette kan fungere med tillid, simuleringerne valideres mod virkelige eksperimentelle data både fra historiske atomprøver, der producerede atomudbytte og fra moderne subkritiske eksperimenter som Ediza.

Dette forsøg vil give øget tillid til disse årlige vurderinger, sikre, at sikkerheden ved nukleare systemer forbliver robust og også sætte forskere i stand til at øge sikkerheden, hvor det er muligt, da de arbejder på at forlænge lagrets levetid.