亚临界核试验对于有核国家究竟有什么意义？

作者：兰顺正

首发自：《现代兵器》内部版

据共同社5月17日报道，美国国家核安全管理局表示，美国于14日晚在内华达国家安全区的地下亚临界试验设施进行了一次亚临界核试验，这是美国自2021年9月以来的首次此类试验。美国国家核安全管理局称，这是拜登政府进行的第三次亚临界核试验，目的是收集有关美国核弹头的“重要数据”。

禁核之后的“替代品”

从1996年9月10日联合国第50届大会通过《全面禁止核试验条约》(CTBT)起,到现在世界上大多数国家已成为条约签署国,承诺不进行任何形式的核爆炸。大规模的核爆炸试验在缔约国已经停止进行。但在现今的世界上,核武器仍然是最具威摄力的武器。只要核武器存在一天,对它的研究、维护和管理就要继续进行下去。因此在签署CTBT后,各有核国家，尤其是美国等并未放弃对核武器的研究。CTBT的签署意味着核武器研究新阶段的开始,而亚临界实验正是这个新阶段的重要标志。正是美国于1997年7月2日在内华达核试验场进行了CTBT后的首次亚临界实验,也拉开了新形势下核武器研究的序幕。

普通核试验会引发一系列较为严重的后果

“亚临界”(suberitieality)亦称次临界,是反应堆物理与核武器物理中的概念。根据核物理常识，反应堆或原子弹都是通过原子核的裂变反应来释放能量的,当裂变材料达到“临界”或“超临界”状态时,在自发裂变中子或外部中子的作用下,裂变反应就会持续进行下去,即可以实现“自持链式反应”。而在亚临界状态下,无法实现自持链式反应。这里临界和亚临界指的是裂变材料所处的状态。

亚临界实验实际是在全面禁试谈判后期形成的一个概念。1995年8月11日,美国总统克林顿宣布美国谋求达成“零威力”的全面禁试条约。但“零威力”的具体含义是模糊的。亚临界实验研究的是核武器初级中所用裂变材料在高能炸药或其他方式冲击(或爆轰)下的物理、化学行为,是直接为核武器的研究和发展服务的。如美国进行带有核材料的爆轰流体动力学实验,实验中所用核材料的数量以不发生自持链式反应为限,也就是说核材料在实验过程中始终处于亚临界状态。国际社会一般把这种实验称为亚临界实验或次临界实验。

目前对于亚临界实验的准确界定,世界上还没有公认的说法。能否达到临界或超临界状态,与核系统所处的条件及所含裂变材料的质量有关。在一定条件下能够使系统达到临界状态的最小质量被称为临界质量。临界质量不是一个常量,通常与构成系统的裂变材料的种类、几何形状和密度(随温度和压力而变化)有关,也与系统周围的结构材料、中子慢化材料及其几何配置有关。

如在常温常压下,钚的临界质量约为17千克,而在一定条件(压缩功为10的7次方焦尔)时,14毫克的钚小丸也可达到临界。因此,任何用到核裂变材料的实验,不管所用裂变材料的多少,只要在整个实验过程中未达到临界条件,原则上都可称之为亚临界实验。

备受核大国青睐的亚临界核试验

进行亚临界核试验有多种作用。首先可以用于检验库存核武性能。核武器中的核材料，随着储存时间的延长，会逐渐老化，时间过长还会变质，甚至失效，核武器的设计寿命一般为30年，因此有核武器的国家通过临界核试验可以定时检验库存核武器的性能。

亚临界核试验只会消耗少量的核材料

其次通过亚临界核试验，不仅可以改进现有的核武器，保证其安全性､可靠性和有效性，开发新的核武器，而且还可验证模拟核试验的情况。现在运用高科技手段可以对核武器的各个部分进行分解模拟试验，但仅靠这种分解模拟试验还无法替代实际核试验效果。因此，还需要将分解模拟试验取得的各种数据与实际核试验的情况进行综合，从而实现对实际核试验的模拟。通过亚临界核试验可以验证模拟核武器性能的计算机程序。技术强大的核国家，完全可以通过模拟核试验和亚临界核试验进行新型核武器的理论设计、零部件分类试验和定型设计。

同时，相关国家还可以通过模拟核试验和亚临界核试验深化对核武器物理规律的认识，并保留核试验设施以及核武器的设计和试验人才，未来一旦需要，技术强大的核国家随时可以研制出新型核武器，保持核优势。

亚临界核试验基本都在地下进行

另外，在亚临界核试验中，可以少量使用武器级钚和高浓缩铀，由于试验时没有形成临界质量，核原料不发生链式反应，所以并不发生真正的核爆炸，不但能确保生态安全，而且更具有隐蔽性，不易被他国发现。

其实亚临界核试验一面世,作为其始作俑者,美国便受到了谴责。虽然试验所释放的核能很小,但依旧是为核武器的研究和发展服务的,各界认为这不符合CTBT条约的精神。

亚临界核试验受到相关方的反对

同时亚临界核试验都在地下进行,导致试验的透明度很低。无核国家担心，有了模拟核试验和亚临界核试验，CTBT有可能流于形式,从而给世界的和平和发展带来不稳定因素。此次美国国家核安全管理局表示，美国的亚临界核试验总次数已达34次，最近的这次试验没有形成自我维持的超临界链式反应，因此符合美国自1992年以来自行暂停核试验的规定。