Nordkoreansk atomprøve i 2017 10 gange større end tidligere forsøg, ny undersøgelse finder

Nordkorea detonerede i 2017 en nuklear enhed svarende til omkring 250 kilotons TNT, en ny undersøgelse vurderer, skabte en eksplosion 16 gange så stor som den bombe, USA detonerede over Hiroshima, Japan, i 1945. Den nye vurdering af 2017-eksplosionens størrelse er i den høje ende af tidligere skønsintervaller.

2017-testen var en størrelsesorden større end de foregående fem underjordiske test på Nordkoreas Punggye-ri teststed, ifølge den nye undersøgelse i AGU's Journal of Geophysical Research:Solid Earth . Den nye undersøgelse tog højde for teststedets geologi for at estimere størrelsen af ​​eksplosionerne fra fjerne seismiske optagelser af eksplosionerne.

"Fra 2006 til 2016 øgede Nordkorea støt størrelsen af ​​begivenhederne, fra et sted omkring 1 kiloton op til omkring 20 kiloton. De meget tidlige begivenheder så ud til, at de ikke fungerede særlig godt, fordi de var usædvanligt små. Og så på et år sprang de op til 250-ish kilotons, sagde Thorne Lay, en seismolog ved University of California Santa Cruz og en forfatter til det nye studie. "Det skræmmende er, at dette var så stor en enhed."

Nordkorea har testet nukleare anordninger under jorden siden 2006. Atomprøvesprængningen i 2017 forårsagede et jordskælv med en styrke på 6,3, ifølge US Geological Survey, og producerede lydbølger optaget af seismometre rundt om i verden. Disse efterklang er ledetråde til størrelsen af ​​eksplosionen, men at bestemme størrelsen af ​​eksplosionen på afstand baseret på seismiske optagelser er ikke let, sagde Lay, som har tjent i Air Force Technical Application Center Seismic Review Panel, der har til opgave at rådgive om nuklear test i over 25 år.

Ukendte egenskaber ved de nukleare anordninger, teststederne og deres geologiske kontekst skaber store usikkerheder i skøn over eksplosionsstørrelsen. Tidligere offentliggjorte videnskabelige estimater af 2017-testens størrelse har varieret fra 30 til 300 kilotons. Det amerikanske efterretningssamfund har estimeret størrelsen af ​​eksplosionen til 140 kiloton ifølge en rapport i Diplomaten magasin.

Den amerikanske efterretningstjeneste anvender typisk et usikkerhedsområde på en faktor to på rapporterede estimater. Et rapporteret udbytte på 100 kiloton, for eksempel, ville inkludere det forbehold, at det kunne være så lille som 50 kilotons eller så stort som 200 kilotons.

Den nye forskning sætter omfanget af 2017-testen i et område på 148 til 328 kiloton.

Steven Gibbons, en geofysiker med programmet for Array Seismology and Test-Ban-Treaty Verification ved NORSAR og en forsker uden tilknytning til det nye studie, sagde, at den nye forskning præcist bestemmer den relative størrelse af de seks tests foretaget af Nordkorea fra 2006 til 2016.

"Jeg tror, ​​at den usikkerhed, forfatterne citerer, er ret realistisk, " sagde Gibbons. "Forholdene mellem de nøjagtige tal er ret nøjagtige, så hvis nordkoreanerne fortalte os, for eksempel, at det andet testskud i 2016 var nøjagtigt 25 kiloton, vi kunne beregne de andre nøjagtigt ud fra det."

At kende størrelsen af ​​testene i forhold til hinanden er i sig selv nyttig information, Gibbons sagde, demonstrerer stadige fremskridt i Nordkoreas atomprogram.

"I 2006 da der var denne lille rumlen, mange mennesker var ret afvisende over, at Nordkorea havde teknologien til at gøre dette ordentligt, men jeg tror ud fra den fremgang, vi har set med stigningerne i udbyttet, det har været et meget veludført våbenudviklingsprogram, " sagde Gibbons. "Da du kom til 2017, der er ingen tvivl om, at dette er et utroligt destruktivt våben. Selv i den nedre ende af dette usikre udbytte, det er et forfærdeligt våben."

En eksplosion på 250 kiloton kunne sandsynligvis frembringes af enten en forstærket fissionsbombe eller en beskeden fusionsenhed, sagde Lay. Spaltningsbomben, der detonerede ved Hiroshima, udløste en eksplosion svarende til 15 kiloton TNT ved at splitte atomkerner fra hinanden. Fusion enheder, også kendt som termonukleare eller brintbomber, får deres enorme eksplosive kraft fra at kombinere brintkerner til helium og kan give så meget som 50, 000 kiloton.

Iboende usikkerheder

Forskerne havde information om, hvordan lyd bevæger sig i forskellige typer af sten fra tidligere forskning. "Der er forskelle, afhængig af bjergforholdene under teststedet, hvor høj lyden er, når du lytter langt væk, " sagde Lay. "Det ville være anderledes i granit end i sige, sandsten. Så vi kalibrerede ved at sætte test i gang i vores egne forskellige rockmiljøer og optage lige ved siden af ​​kilden."

Andre faktorer som dybden af ​​eksplosionen, adgangstunnellens geometri, regionens tektoniske historie, og temperatur og væskeindhold i klippen påvirker også den hastighed, hvormed lydbølger skabt af eksplosionen dæmpes, sagde Lay. Only a tiny amount of the energy generated by the blast is converted to sound and travels away from the test site as seismic waves.

Because of North Korea's seclusion, details of the underground geology are not well known. The area experiences very few natural earthquakes that can reveal information about properties of the underlying rock. Researchers used satellite images and other information to estimate the type of rock at the North Korea test site.

The researchers used the explosions from the nuclear tests North Korea conducted beginning in 2006 to calibrate models of how much explosive force transferred to the rock at the test site and how the sound waves traveled through the planet.

The echo of the explosion off the surface of the test site distorts the sound recorded far away. The distortion is affected by the depth and size of the explosion. If the echo were not present, the outgoing sound from the six test explosions would be similar. The researchers used this idea to estimate the relative sizes of the bombs by finding a combination of depth and yield that compensated for the reflection of the sound from the surface.

"They've modeled what the reflection would look like for different yields and depths and solved for what the signal would look like if you didn't have to account for this returning wave. The most impressive thing in the paper for me is how similar these waveforms are. This is what gives me confidence that they've done a good job, " Gibbons said.

Rebooting cold war strategies

The new study revived modeling strategies developed in the early 1980s to resolve suspicions that the Soviet Union had cheated on the Treaty on the Limitation of Underground Nuclear Weapon Tests by testing bombs larger than the 150-kiloton size threshold for testing they agreed to in 1974.

The treaty had been signed but not ratified by the U.S. Senate. The Regan Administration publicly aired intelligence concerns that Russian tests exceeded the size threshold, because observed sound waves produced by the tests were bigger than known test shots at the U.S.'s Nevada test site.

But seismologists believed the signals from the Soviet tests were bigger because they transmitted through the earth more efficiently.

"The mantle under the Nevada test site is very hot and has processes that dampen down the sound. It is very different from the former Soviet test site in Kazakhstan, where the rock under the test site is old and cold and transmits sound very efficiently, without much loss, " Lay said.

During negotiations for the 1987 Intermediate-Range Nuclear Forces (INF) Treaty, U.S. and Soviet scientists travelled to the test sites in Nevada and Kazakhstan and conducted joint tests. Measurements at the test sites confirmed geologists' methods for estimating the extra dampening effect in Nevada compared to the Soviet test site.

The new study applied some of the same methods validated in the 1980s to the North Korean tests.

"The methods were nothing particularly new. The difference is that the quality and availability of the data is much better now than 40 years ago, " Lay said.

Gibbons said the new study's results are likely as close as scientists outside North Korea could to the true size of the nuclear tests without data from the test sites. "I think the authors have pushed it to the limits with this paper. I would be surprised if we can get tighter constraints on the absolute yield without additional information, " han sagde.