science >> Wetenschap > >> anders

Hoe bepalen wetenschappers of er een nucleaire explosie heeft plaatsgevonden?

WC-135 Constant Phoenix Foto met dank aan de Amerikaanse luchtmacht

In de eerste rapporten die zijn vrijgegeven sinds Noord-Korea maandag zijn ondergrondse kernproef aankondigde, zowel Amerikaanse als Chinese functionarissen hebben aangekondigd dat ze geen bewijs hebben gevonden van een nucleaire explosie in de lucht boven de Noord-Koreaanse testlocatie. In een later verslag, een Amerikaanse functionaris beweerde dat wetenschappers voorlopig bewijs hadden van een nucleaire explosie.

Zelfs als experts de deeltjes in de lucht die normaal gesproken het gevolg zijn van een nucleair incident niet hebben gedetecteerd, dat betekent niet dat er geen nucleaire explosie heeft plaatsgevonden. Dit gebrek aan bewijs kan verschillende dingen betekenen:

Er vond geen kernexplosie plaats.
Er vond een kernexplosie plaats, maar het was uitzonderlijk klein en/of gedeeltelijk onsuccesvol.
De ondergrondse explosie was volledig ingeperkt (een vrij onwaarschijnlijke gebeurtenis).
De ontploffing was niet volledig onder controle, maar het testen werd gedaan voordat de ondergrondse krater instortte en een opening aan de oppervlakte van de testlocatie vormde, het vrijgeven van radioactieve deeltjes in de atmosfeer.

Op dinsdag, een dag na de gerapporteerde test, de Verenigde Staten stuurden een "snuffelvliegtuig" om de lucht boven Noord-Korea te testen op radiologisch bewijs van een nucleaire gebeurtenis. Het vliegtuig dat deze taak uitvoert is de WC-135 Constant Phoenix, een "atmosferisch verzamelvliegtuig" dat regelmatig patrouillemissies uitvoert ter ondersteuning van het Limited Nuclear Test Ban Treaty van 1963. Volgens de Amerikaanse luchtmacht, dit snuffelvliegtuig heeft "externe doorstroomapparaten om deeltjes op filtreerpapier te verzamelen en een compressorsysteem voor luchtmonsters verzameld in houdbollen." De technologie van het vliegtuig omvat analyseapparatuur die resultaten in realtime, dus als er radioactieve deeltjes in de lucht aanwezig zijn, het is meteen bekend als het vliegtuig over een specifieke locatie vliegt.

Dus, wat zoekt de WC-135 precies in zijn atmosferische testen ? Het is op zoek naar ioniserende straling -- radioactieve isotopen, specifiek verschillende xenon isotopen , die kenmerkend zijn voor een nucleaire gebeurtenis en alleen een nucleaire gebeurtenis. Ze worden geproduceerd tijdens nucleaire ontploffing, als gevolg van de splijtingsactiviteit die de explosie veroorzaakt (zie Hoe kernbommen werken). Het zijn niet alleen atmosferische explosies die deze radioactieve neerslag produceren; ondergrondse en onderwaterkernproeven lekken deze deeltjes bijna altijd de lucht in. Een volledig ingesloten nucleaire explosie is een zeldzame gebeurtenis (zie Is het mogelijk om een kernwapen te testen zonder radioactieve neerslag te produceren?).

Hoewel atmosferische tests de exacte locatie van een nucleaire explosie niet kunnen bepalen, het kan verklaren dat de explosie absoluut heeft plaatsgevonden als het de karakteristieke verhouding van xenon-isotopen in de atmosfeer vindt. Die bevinding wordt beschouwd als een absolute nucleaire handtekening.

Een andere methode om een kernexplosie te detecteren is door: seismograaf , het apparaat dat aardtrillingen bewaakt om aardbevingsactiviteit (naast andere grondschokkende gebeurtenissen) te lokaliseren en te analyseren. Er is in feite een heel netwerk van 500 seismograafstations over de hele wereld, wiens taak het is om grondschokkende incidenten te rapporteren, en dat is inclusief enig bewijs van bomexplosies. NPR's "Detecting Underground Nuclear Blasts" meldt dat de seismische activiteit die maandag werd geregistreerd, een grondverstoring aangaf die het equivalent zou zijn van een aardbeving met een kracht van 4,2. Die omvang duidt op een explosie met een opbrengst van ongeveer 1 kiloton, wat gelijk is aan de macht van 1, 000 ton TNT.

Uitzoeken of een seismische gebeurtenis een aardbeving of een bomexplosie is, is relatief eenvoudig. Wetenschappers voeren analyses uit van golfpatronen die een aardbeving-versus-explosie bepaling nauwkeurig kan bevestigen. In sterk vereenvoudigde termen, bij een aardbeving, de grond begint langzaam te trillen terwijl platen tegen elkaar schuiven, en dan neemt de seismische activiteit langzaam toe als de grond echt begint te bewegen. In een explosiescenario de eerste ontploffing is extreem krachtig, en het daaropvolgende schudden van de grond wordt steeds minder hevig. Maar erachter komen dat het een explosie is en geen aardbeving is slechts een deel van het proces; seismografen kunnen niet echt bepalen of de ontploffing nucleair of conventioneel van aard was. Ook, het is mogelijk om een nucleaire explosie te "verbergen", bijvoorbeeld door het te laten ontploffen in een enorme ondergrondse holte, wat de effecten op de grond vermindert omdat de energie van de ontploffing wordt gebruikt om al dat gas in het enorme gat samen te drukken. Deze beperkingen in het seismograafsysteem maken atmosferische testen een noodzakelijk onderdeel van het detectiesysteem.

Voor meer informatie over kernbommen, radioactieve neerslag, detectiemethoden voor nucleaire explosies en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.