Noord-Korea heeft in 2017 een nucleair apparaat tot ontploffing gebracht dat overeenkomt met ongeveer 250 kiloton TNT. een nieuwe studie schat, een explosie veroorzaken die 16 keer zo groot is als de bom die de Verenigde Staten boven Hiroshima tot ontploffing brachten, Japan, in 1945. De nieuwe beoordeling van de omvang van de explosie van 2017 ligt aan de bovenkant van eerdere schattingsbereiken.

De test van 2017 was een orde van grootte groter dan de vorige vijf ondergrondse tests op de Punggye-ri-testlocatie in Noord-Korea, volgens de nieuwe studie in AGU's Journal of Geophysical Research:Solid Earth . De nieuwe studie hield rekening met de geologie van de testlocatie om de omvang van de explosies te schatten op basis van verre seismische opnames van de ontploffing.

"Van 2006 tot 2016 heeft Noord-Korea de omvang van de evenementen gestaag vergroot, van ergens rond de 1 kiloton tot ongeveer 20 kiloton. De zeer vroege gebeurtenissen zagen eruit alsof ze niet erg goed werkten, omdat ze ongewoon klein waren. En toen in een jaar tijd sprongen ze tot 250 kiloton, " zei Thorne Lay, een seismoloog aan de University of California Santa Cruz en een auteur van de nieuwe studie. "Het enge is dat dit zo'n groot apparaat was."

Noord-Korea test sinds 2006 ondergrondse nucleaire apparaten. De nucleaire test van 2017 veroorzaakte een aardbeving met een kracht van 6,3. volgens de US Geological Survey, en produceerde geluidsgolven geregistreerd door seismometers over de hele wereld. Deze weerkaatsingen zijn aanwijzingen voor de omvang van de ontploffing, maar het bepalen van de grootte van de explosie van een afstand op basis van seismische opnamen is niet eenvoudig, zei Lay, die meer dan 25 jaar heeft gediend in het Air Force Technical Application Center Seismic Review Panel dat belast is met het adviseren over kernproeven.

Onbekende kenmerken van de nucleaire apparaten, de testlocaties en hun geologische context creëren grote onzekerheden in schattingen van de explosiegrootte. Eerder gepubliceerde wetenschappelijke schattingen van de omvang van de test in 2017 varieerden van 30 tot 300 kiloton. De Amerikaanse inlichtingendienst schat de omvang van de explosie op 140 kiloton volgens een rapport in de diplomaat tijdschrift.

Amerikaanse inlichtingendiensten passen doorgaans een onzekerheidsbereik van een factor twee toe op gerapporteerde schattingen. Een gerapporteerde opbrengst van 100 kiloton, bijvoorbeeld, zou het voorbehoud bevatten dat het zo klein zou kunnen zijn als 50 kiloton of zo groot als 200 kiloton.

Het nieuwe onderzoek plaatst de omvang van de test van 2017 in een bereik van 148 tot 328 kiloton.

Steven Gibbons, een geofysicus met het programma voor Array seismologie en Test-Ban-Verdrag Verificatie bij NORSAR en een onderzoeker niet gelieerd zijn aan de nieuwe studie, zei dat het nieuwe onderzoek nauwkeurig de relatieve omvang bepaalt van de zes tests die Noord-Korea tussen 2006 en 2016 heeft uitgevoerd.

"Ik denk dat de onzekerheid die de auteurs citeren een redelijk realistisch bereik is, " zei Gibbons. "De verhoudingen tussen de exacte getallen zijn vrij nauwkeurig, dus als de Noord-Koreanen het ons vertelden, bijvoorbeeld, dat de tweede testopname in 2016 precies 25 kiloton was, we konden de anderen er nauwkeurig uit berekenen."

Het kennen van de grootte van de tests ten opzichte van elkaar is zelf nuttige informatie, Gibbons zei, het aantonen van gestage vooruitgang bij het nucleaire programma van Noord-Korea.

"In 2006, toen er dit kleine gerommel was, veel mensen waren nogal minachtend dat Noord-Korea de technologie had om dit goed te doen, maar ik denk van de progressie die we hebben gezien met de toename van de opbrengst, het is een zeer goed uitgevoerd wapenontwikkelingsprogramma geweest, "Aldus Gibbons." Als je moet 2017 er is geen twijfel dat dit een ongelooflijk vernietigend wapen. Zelfs aan de onderkant van deze onzekere opbrengst, het is een verschrikkelijk wapen."

Een explosie van 250 kiloton zou aannemelijk kunnen worden geproduceerd door een versterkte splijtingsbom of een bescheiden fusie-apparaat, zei Lay. De splijtingsbom die in Hiroshima tot ontploffing werd gebracht, veroorzaakte een ontploffing gelijk aan 15 kiloton TNT door atoomkernen uit elkaar te halen. Fusion-apparaten, ook bekend als thermonucleaire of waterstofbommen, ontlenen hun enorme explosieve kracht aan het combineren van waterstofkernen om helium te vormen en kunnen wel 50 opleveren, 000 kiloton.

Inherente onzekerheden

De onderzoekers hadden informatie over hoe geluid zich voortplant in verschillende soorten gesteente uit eerder onderzoek. "Er zijn verschillen, afhankelijk van de rotsomstandigheden op de testlocatie, in hoe hard het geluid is als je ver weg luistert, "Zei Lay. "Het zou anders zijn in graniet dan in zeg, zandsteen. Dus hebben we gekalibreerd door tests uit te voeren in onze eigen diverse rockomgevingen en direct naast de bron op te nemen."

Andere factoren zoals de diepte van de explosie, geometrie van de toegangstunnel, tektonische geschiedenis van de regio, en de temperatuur en het vloeistofgehalte van het gesteente beïnvloeden ook de snelheid waarmee geluidsgolven die door de explosie worden gecreëerd, worden gedempt, zei 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, " hij zei.