Nye Nevada-eksperimenter har til formål at forbedre overvågningen af ​​nukleare eksplosioner

En oktobermorgen i 2023 var en kemisk eksplosion, der detonerede i en tunnel under Nevada-ørkenen, lanceringen af ​​det næste sæt eksperimenter af National Nuclear Security Administration med det formål at forbedre detektionen af ​​lavtydende nukleare eksplosioner rundt om i verden.

Fysikeksperiment 1-A (PE1-A) er det første i en række ikke-nukleare eksperimenter, der vil sammenligne computersimuleringer med højopløsningsseismiske, sporgas-, akustiske og elektromagnetiske data indsamlet fra underjordiske eksplosioner og atmosfæriske eksperimenter, sagde Lawrence Livermore National Laboratory-forsker Stephen Myers ved Seismological Society of America (SSA)'s 2024 årsmøde.

Eksplosionen den 18. oktober - svarende til 16,3 tons TNT - fandt sted i Aqueduct Mesa "P Tunnel" ved Nevada National Security Site (NNSS). Seismiske, akustiske og elektromagnetiske bølger fra stødet blev registreret af instrumenter nær eksplosionen og med regionale seismiske netværk, mens gassporstoffer og kemiske biprodukter frigivet i det resulterende hulrum og borehuller også blev udtaget af en tæt instrumentarray. Seismiske signaler blev registreret mindst 250 kilometer væk fra eksplosionen.

"Alt dette er for at hjælpe med at fremme vores mål om at overvåge nukleare eksplosioner bedre og forstå kildefysikken for, hvordan disse eksplosioner genererer seismiske bølger," sagde Myers.

Physics Experiment 1 (PE1) er det seneste forskningsprogram ved NNSS, hvor atmosfæriske nukleare test fandt sted mellem 1951 og 1962, og underjordiske test fandt sted mellem 1961 og 1992. For nylig har programmer som Source Physics Experiment set på en række ikke- nukleare kemiske eksplosioner i forskellige stenmiljøer, indsamling af data for at lære mere om eksplosionsfysik.

De syv nye eksperimenter, der er planlagt som en del af PE1, omfatter flere underjordiske kemiske eksplosioner under forskellige placeringsforhold, såvel som atmosfæriske eksperimenter, der forsøger at spore underjordisk og atmosfærisk transport af gasser produceret i disse typer eksplosioner.

Programmet vil også bruge en stor elektromagnetisk spole, omkring fire meter bred, til at generere impulser af elektromagnetisk energi inde i tunnelen, som kan måles ved jordoverfladen, for at bestemme, hvor meget af det elektromagnetiske signal fra en underjordisk atomprøve vil blive påvirket af rejser gennem jorden.

"Der er ikke et eksperiment, der kan generere alle de signaler, der produceres af et atomskud, så vi laver denne serie på syv for at prøve at samle alle disse signaler," forklarede Myers, "så vi kan validere vores fulde fysikkoder, som vi bruger til at simulere, hvordan alle disse signaler ville være fra en atomeksplosion."

Betydelige forbedringer inden for højtydende databehandling har gjort det muligt for forskere som Myers at skabe mere og mere realistiske og komplekse eksplosionssimuleringer, men "så er spørgsmålet, 'er de korrekte?' Og den eneste måde, vi kan være sikre på, er at sammenligne dem med disse højopløselige datasæt fra eksperimenterne," sagde han.

De nye eksperimenter er kraftigere instrumenterede end ældre NNSS-eksperimenter, bemærkede han, hvilket hjælper med at validere computerkodesimuleringerne.

Atmosfæriske simuleringer skal for eksempel tage højde for komplekse variabler såsom temperaturændringer og luftturbulens under forskellige topografiske forhold.

Med eksperimenterne sagde Myers:"Vi forsøger at få en idé om, om der kom sporstoffer ud af jorden efter en atomprøve, præcis hvad nogle af disse meget lokale forhold, topografi og andre aspekter ville påvirke transporten af ​​disse radionuklider og andre kontrolgasser, der kunne frigives ved en underjordisk test."

Myers sagde, at de seismiske og akustiske data fra PE1 vil blive frigivet til en offentlig seismisk database efter to år. "Vi ønsker, at dette skal være en ressource for samfundet som helhed."

Leveret af Seismological Society of America