science >> Wetenschap >  >> anders

Is het mogelijk om een ​​kernwapen te testen zonder radioa te produceren?

Zuid-Koreanen protesteren in mei 2009 nadat Noord-Korea had gezegd dat het met succes een tweede kernproef had uitgevoerd. Chung Sung-Jun/Getty Images

In 2006, Noord-Korea voerde een ondergrondse test uit met een kernwapen op zijn eigen grondgebied. Zuid-Koreaanse rapporten van seismische activiteit leken de test te bevestigen. Met die ontploffing (om nog maar te zwijgen van de daaropvolgende test in 2009), Noord-Korea sloot zich aan bij de atoommachten van de wereld.

Het officiële persbericht bij de Noord-Koreaanse test uit 2006 verklaarde:"Er is bevestigd dat er tijdens de kernproef niet zo'n gevaar was als radioactieve emissie."

Maar is het zelfs mogelijk om een ​​kernwapen in zijn volle omvang te testen (het door te voeren naar zijn laatste nucleaire stadium in plaats van alleen dat laatste stadium te simuleren met conventionele wapens) zonder enige hoeveelheid straling in de atmosfeer vrij te geven? Als eerdere gevallen van kernproeven een indicatie zijn, een veilige test mogelijk is, maar zelfs onder ideale omstandigheden zijn er geen garanties.

Laten we beginnen met een snelle blik op wat er gebeurt om een ​​nucleaire explosie te veroorzaken. Het treedt op wanneer een radioactief atoom - meestal uranium-235 of plutonium-239 - in contact komt met vrij bewegende neutronen.

Wat deze atomen anders maakt dan de meeste andere, is dat ze splijtbaar en kan volhouden kettingreactie . Beide kenmerken zijn afhankelijk van het atoom dat een van die vrije neutronen absorbeert. Met de toevoeging van dit neutron, het atoom splitst in verschillende stukken, waaronder meerdere neutronen. Met steeds meer vrije neutronen beschikbaar, steeds meer atomen gaan splijten. Onder ideale omstandigheden, of "kritische massa, " de splijtende atomen kunnen het aantal neutronen in een gesloten omgeving meer dan 80 keer verdubbelen in één microseconde, waardoor het apparaat met enorme kracht uitzet. Het resultaat is niet alleen een enorme explosie, maar ook het vrijkomen van enorme hoeveelheden radioactieve deeltjes die zich honderden kilometers kunnen verspreiden, afhankelijk van de grootte van het apparaat.

Dus komen we terug op de vraag:Onder welke omstandigheden kun je dit soort apparaten laten ontploffen zonder schade aan de omgeving te veroorzaken? Voor ons antwoord, we kijken naar methoden die in het verleden zijn gebruikt en ontdekken wat voor soort schade, indien van toepassing, deze kernwapentests hebben opgeleverd.

Er zijn vier primaire methoden voor het testen van kernwapens:op grote hoogte, ondergronds, onderwater en atmosferisch.

Ga naar de volgende pagina voor meer informatie over deze testmethoden.

Atmosferische en onderwatertests

90-voet (30 meter) onderwatertest op Bikini-atol, centrale Stille Oceaan, 1946, acht jaar voor de Castle Bravo-test Foto met dank aan Los Alamos National Laboratory, atoomarchief

Atmosferische tests laat alle radioactieve neerslag vrij van een atoombom die in de lucht of op het aardoppervlak ontploft. Bij deze testen het nucleaire apparaat kan bovenop een toren worden bevestigd, uit een vliegtuig gevallen of door een ballon in de atmosfeer gebracht.

Enorme hoeveelheden neerslag zijn het resultaat van deze tests, en de getroffen veiligheidsmaatregelen om schade aan mensen te voorkomen, dieren, gewassen, gebouwen, ecosystemen en al het andere binnen een straal van honderden mijlen omvat het opruimen van het gebied, puur en simpel.

Kernproeven worden normaal gesproken uitgevoerd in desolate gebieden zoals de woestijn van Nevada, waar de schade van de fall-out kan worden verminderd omdat er zo weinig leven in het gebied is. Nog altijd, de grootste ramp met kernproeven in de Amerikaanse geschiedenis was een atmosferische test waarbij ingenieurs alle nodige voorzorgsmaatregelen hadden genomen. Helaas, het blijkt dat ze alle nodige voorzorgsmaatregelen hebben genomen voor een bom met een veel kleinere opbrengst.

De Castle Bravo-test in 1954, uitgevoerd op een kunstmatig eiland in het Pacific Bikini-atol, ver boven verwachting. De explosie was twee keer zo groot als de VS hadden verwacht, en de radioactieve neerslag was veel groter dan voorspeld. Toen weerpatronen veranderden, de wind droeg deze massa radioactieve deeltjes naar gebieden die voor de test niet waren geëvacueerd. Eilandpopulaties die helemaal geen schade mochten oplopen, kregen stralingsbrandwonden, hoge kankercijfers en geboorteafwijkingen van de volgende generatie die de meeste experts toeschrijven aan Castle Bravo. In bredere termen, het grote aantal atmosferische tests dat in de jaren zestig en zeventig door Frankrijk is uitgevoerd, lijkt te hebben geleid tot drie keer zoveel schildklierkanker en vier keer zoveel acute myeloïde leukemie in Frans-Polynesië als in andere vergelijkbare populaties die niet in de buurt van uitgebreide kernproeven.

Onderwater testen draagt ​​veel van dezelfde risico's bij atmosferische testen, omdat de explosie goed uit het water komt. Maar de hoeveelheid radioactieve neerslag in de atmosfeer neemt af omdat een groot deel ervan in het water zit. Dit veroorzaakt zijn eigen problemen, natuurlijk.

Hoewel de effecten van onderwatertesten op het zeeleven verrassend afwezig zijn in de meeste literatuur, milieugroepen documenteren volledige vernietiging van koraalriffen en dood en besmetting van ander zeeleven als gevolg van deze tests. Door verlenging, vissersdorpen en hun in zee levende populaties kunnen ernstig worden getroffen door kernproeven onder water die honderden mijlen van hun kusten worden uitgevoerd.

Lees verder om meer te weten te komen over nog twee soorten kernproeven.

Kernproeven onder de grond en in de ruimte

Dit verlaten atol 750 mijl (1, 207 kilometer) ten zuidoosten van Tahiti was de locatie van enkele Franse ondergrondse kernproeven in de jaren negentig. AP Foto/Francois Mori

De veiligste benadering van kernproeven is verreweg de ondergrondse methode , hoewel "veilig" een relatief begrip is.

Ondergronds testen biedt de mogelijkheid van insluiting, maar het in bedwang houden van een nucleaire explosie is geen eenvoudige taak. De kleinste denkbare atoombom zal door 20 meter (65 voet) aarde breken alsof het een papieren zakdoekje is.

Een bom met een opbrengst van 1 kilo moet minstens 90 meter onder de grond zijn om de explosie volledig in te dammen. Ter vergelijking, het ongeval met Castle Bravo betrof een 15 mega ton opbrengst. En deze diepten zijn slechts schattingen; het is onwaarschijnlijk dat je precies weet hoe een nieuwe nucleaire technologie zal reageren totdat je het test. Zelfs onder de strengst gecontroleerde omstandigheden, ondergrondse kernproeven kunnen doorbreken in de atmosfeer, wat een worstcasescenario is omdat een ondergrondse nucleaire explosie tonnen grond bestraalt die vervolgens op alles in de omgeving regent. Grondcontact kan het meest schadelijke aspect zijn van een nucleaire explosie, dus als een ondergrondse nucleaire ontploffing door het oppervlak breekt, je kijkt naar vrij ernstige gevolgen.

De laatste nucleaire testmethode valt onder de "Maak je een grapje? Wat dachten ze?" categorie:een atoombom tot ontploffing brengen in ruimte . Zowel de Verenigde Staten als Rusland voerden deze tests op grote hoogte uit tijdens de Koude Oorlog, het opsturen van de apparaten door middel van raketten, voor het testen van de doeltreffendheid van de wapens bij het ontmantelen van vijandelijke satellieten.

Hoewel radioactieve neerslag op aarde geen probleem was (de straling wordt afgebogen door de atmosfeer van de aarde), ze stopten met het uitvoeren van deze tests toen verschillende dingen duidelijk werden:

  1. Kernexplosies kunnen niet zeggen welke satellieten van jou zijn en welke van de vijand.
  2. De afbuiging van straling in de atmosfeer van de aarde resulteerde in een krachtige elektromagnetische puls die elektrische systemen in grote steden op aarde wegvaagde.
  3. De ontploffing liet stralingsbanden in de ruimte achter die risico's met zich meebrachten voor toekomstige bemande ruimtevluchten.

Naast de meest verstrekkende gevolgen van kernproeven, er zijn ook aanzienlijke gevaren voor degenen die betrokken zijn bij de uitvoering van de test. Meer dan 4, 000 werknemers van een voormalige Franse testfaciliteit hebben een rechtszaak aangespannen tegen de regering omdat ze beweren dat blootstelling aan straling hun gezondheid in gevaar heeft gebracht. Veel van die werknemers zijn gediagnosticeerd met ernstige kankers. Frankrijk voerde tot 1996 kernproeven uit, lang nadat de meeste andere landen zijn gestopt.

Voor meer informatie over kernproeven en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe kernenergie werkt
  • Kernenergie Quiz
  • Hoe kernbommen werken

Meer geweldige links

  • Meer informatie:"Aftellen tot nul"
  • Federatie van Amerikaanse wetenschappers:rekenmachine voor kernwapeneffecten
  • Natuurkunde vandaag:nucleaire bunkerbrekers, mini-nukes, en de Amerikaanse nucleaire voorraad - november 2003
  • Trinity Atomic-website
  • Amerikaanse DOE National Nuclear Security Administration:historische films

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat is Ceramide?
  2. Onderzoek bevestigt het:we worden echt dommer
  3. Commerciële voorouderstests kunnen onthullen hoeveel Neanderthaler-DNA u heeft
  4. Menselijk genoom DNA-sequentietypen
  5. Kwam Eiwit, DNA of RNA als eerste?
  6. Hoe wordt water gevormd tijdens cellulaire ademhaling?
  7. Hoe maak je een modelhart met materialen uit je thuis
  8. Waarom is een atom elektrisch neutraal?
  9. Fysische structuur van chromosomen

Wetenschap