Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) voerde op 13 februari met succes zijn eerste subkritische experiment sinds 2003 uit in de U1a-faciliteit van Nevada National Security Site (NNSS). Het experiment - genaamd "Ediza" - vond plaats diep onder de woestijnbodem en was het hoogtepunt van een vijfjarige campagne gericht op het vastleggen van high-fidelity plutoniumgegevens ter ondersteuning van de veiligheid van nucleaire voorraden.

Met subkritische experimenten kunnen onderzoekers bestuderen hoe nucleair materiaal reageert op explosieven zonder een traditionele kernproef uit te voeren. De ingesloten experimenten zijn specifiek ontworpen om ervoor te zorgen dat ze onder de drempel van kritiek blijven. In het geval van Ediza, onderzoekers gebruikten explosieven om plutonium te laten imploderen, het vastleggen van talrijke, gedetailleerde wetenschappelijke metingen die zullen worden vergeleken met supercomputersimulaties.

"We bevorderen de veiligheidswetenschap met dit subkritische experiment, " zei Barbara Kornblum, LLNL's hoofdontwerpfysicus voor de experimentele serie. "Ediza is het eerste experiment in zijn soort, en het levert ons unieke plutoniumgegevens op."

Toen het plutonium implodeerde, onderzoekers waren in staat om radiografische beelden van hoge kwaliteit vast te leggen die relevant zijn voor de veiligheid van voorraden. Deze beelden zijn vergelijkbaar met röntgenfoto's gemaakt door een tandarts, maar zijn meer dan duizend keer krachtiger dan een tandheelkundige röntgenfoto. Die röntgenfoto's en gegevens van andere diagnostiek zullen worden vergeleken met supercomputersimulaties die de implosie voorspelden. Door die simulaties te vergelijken met de experimentele gegevens kunnen wetenschappers de natuurkundige modellen verbeteren, waardoor meer realistische simulaties en, uiteindelijk, meer vertrouwen bij het beoordelen van de voorraadveiligheid.

Ediza was het laatste experiment in de serie "Sierra Nevada", wat een tri-lab-samenwerking was tussen LLNL en zijn tegenhangers in het Los Alamos National Laboratory (LANL) en het Britse Atomic Weapons Establishment, met steun en wetenschappelijke samenwerking van de NNSS. LLNL-onderzoekers werkten nauw samen met deze medewerkers, wekelijks verbinding maken via teleconferentie tijdens de vijfjarige campagne in Sierra Nevada, en dagelijks met het gecombineerde NNSS-team tijdens Ediza-experimentele activiteiten.

In de aanloop naar Ediza, onderzoekers voerden vijf voorbereidende experimenten uit met behulp van nepcomponenten gemaakt van niet-nucleaire materialen. Naast het leveren van waardevolle natuurkundige gegevens, de voorbereidende experimenten waren essentieel om ervoor te zorgen dat experimentele veiligheidskenmerken en diagnostiek correct zouden functioneren in het Ediza-experiment. Uiteindelijk, alle veiligheid, beveiligings- en diagnosesystemen presteerden zoals verwacht.

"Elk experiment genereerde bruikbare natuurkundige gegevens, maar Livermore doet geen 'subcrits' om explosieven te bestuderen, " zei LLNL-natuurkundige Reed Patterson, leider van een experimenteel team. "Dit experiment ging helemaal over het beantwoorden van vragen over plutonium. we hebben prachtige gegevens vastgelegd, en het zal een grote bijdrage leveren aan het verbeteren van de fysica-modellen die we gebruiken om de veiligheid van kernwapens te garanderen."

Elk jaar, LLNL en LANL zijn verantwoordelijk voor het beoordelen van de Amerikaanse nucleaire voorraad om ervoor te zorgen dat de kernkoppen altijd zullen presteren zoals bedoeld. Deze aanpak staat bekend als voorraadbeheer. Als er geen traditionele kernproeven worden uitgevoerd, er wordt gebruik gemaakt van een wetenschappelijk onderbouwde methodiek waarbij met computermodellen een virtuele proeftuin wordt gesimuleerd. Om dit met vertrouwen te laten werken, de simulaties zijn gevalideerd aan de hand van echte experimentele gegevens, zowel van historische kernproeven die nucleaire opbrengsten opleverden als van moderne subkritische experimenten zoals Ediza.

Dit experiment zal zorgen voor meer vertrouwen in deze jaarlijkse beoordelingen, ervoor zorgen dat de veiligheid van nucleaire systemen robuust blijft en onderzoekers ook in staat stellen de veiligheid te verbeteren, waar mogelijk, terwijl ze werken om de levensduur van de voorraad te verlengen.