Как разобрать ядерную бомбу | MIT News
Как инспекторы по оружию проверяют, демонтирована ли ядерная бомба? Тревожный ответ: по большей части они этого не делают. Когда страны подписывают пакты о сокращении вооружений, они обычно не предоставляют инспекторам полный доступ к своим ядерным технологиям, опасаясь разглашения военных секретов.
Вместо этого прошлые американо-российские договоры о сокращении вооружений призывали к уничтожению средств доставки ядерных боеголовок, таких как ракеты и самолеты, но не самих боеголовок. В соответствии с договором СНВ, например, США отрезали крылья бомбардировщикам B-52 и оставили их в пустыне Аризоны, где Россия могла визуально подтвердить расчленение самолетов.
Это логичный подход, но не идеальный. Хранящиеся ядерные боеголовки могут быть не доставлены во время войны, но их все равно можно украсть, продать или случайно взорвать, что повлечет за собой катастрофические последствия для человеческого общества.
«Существует реальная необходимость предупреждать подобные опасные сценарии и уничтожать эти запасы», — говорит Арег Данагулян, ученый-ядерщик Массачусетского технологического института.
«И это действительно означает проверенный демонтаж самого оружия».
Теперь исследователи Массачусетского технологического института под руководством Данагуляна успешно испытали новый высокотехнологичный метод, который может помочь инспекторам проверить уничтожение ядерного оружия. Метод использует пучки нейтронов для установления определенных фактов о рассматриваемых боеголовках и, что особенно важно, использует изотопный фильтр, который физически шифрует информацию в измеренных данных.
Статья с подробным описанием экспериментов «Система физически криптографической проверки боеголовок с использованием ядерных резонансов, вызванных нейтронами» опубликована сегодня в Nature Communications . Авторами являются Данагулян, доцент кафедры ядерных наук и инженерии в Массачусетском технологическом институте, и аспирант Эзра Энгель. Данагулян является соответствующим автором.
Тестирование с высокими ставками
Эксперимент основан на предыдущей теоретической работе Данагуляна и других членов его исследовательской группы, которые в прошлом году опубликовали две статьи с подробным описанием компьютерного моделирования системы.
Испытания проводились на установке линейного ускорителя Герттнера (LINAC) в кампусе Политехнического института Ренсселера с использованием 15-метрового участка линии пучка нейтронов установки.
У ядерных боеголовок есть пара характеристик, которые играют центральную роль в эксперименте. Они склонны использовать определенные изотопы плутония — разновидности элемента с разным числом нейтронов. А ядерные боеголовки имеют характерное пространственное расположение материалов.
Эксперименты заключались в отправке горизонтального пучка нейтронов сначала через прокси боеголовки, а затем через шифрующий фильтр, шифрующий информацию. Затем сигнал луча был отправлен на детектор из литиевого стекла, где была записана сигнатура данных, представляющая некоторые из его ключевых свойств. Испытания в Массачусетском технологическом институте проводились с использованием молибдена и вольфрама, двух металлов, которые имеют общие свойства с плутонием и служили его жизнеспособными заменителями.
Тест работает прежде всего потому, что нейтронный пучок может идентифицировать рассматриваемый изотоп.
«В диапазоне низких энергий взаимодействия нейтронов чрезвычайно изотопно-специфичны», — говорит Данагулян. «Итак, вы проводите измерение, где у вас есть изотопная метка, сигнал, который сам включает информацию об изотопах и геометрии. Но вы делаете дополнительный шаг, который физически шифрует его».
Это физическое шифрование информации о нейтронном пучке изменяет некоторые точные детали, но все же позволяет ученым записывать отчетливую подпись объекта, а затем использовать ее для сравнения объектов. Это изменение означает, что страна может пройти испытание, не разглашая всех подробностей о том, как устроено ее оружие.
«Этот фильтр шифрования в основном скрывает внутренние свойства самого фактического классифицированного объекта», — объясняет Данагулян.
Также можно просто послать пучок нейтронов через боеголовку, записать эту информацию, а затем зашифровать ее в компьютерной системе.
Но процесс физического шифрования более безопасен, отмечает Данагулян: «В принципе, это можно сделать с помощью компьютеров, но компьютеры ненадежны. Их можно взломать, а законы физики незыблемы».
Тесты Массачусетского технологического института также включали проверки, чтобы убедиться, что инспекторы не смогут перепроектировать процесс и, таким образом, вывести информацию об оружии, которую страны хотят сохранить в секрете.
Для проведения инспекции оружия принимающая страна должна была представить боеголовку инспекторам по вооружению, которые могли провести испытание материалов с помощью пучка нейтронов. Если она пройдет проверку, они смогут провести испытание и на каждой другой боеголовке, предназначенной для уничтожения, и убедиться, что сигнатуры данных от этих дополнительных бомб совпадают с сигнатурами исходной боеголовки.
По этой причине страна могла не предъявить, скажем, одну настоящую ядерную боеголовку для демонтажа, а ввести в заблуждение инспекторов серией идентично выглядящих фальшивых вооружений.
И хотя для обеспечения надежного функционирования всего процесса необходимо было бы организовать множество дополнительных протоколов, новый метод правдоподобно уравновешивает как раскрытие информации, так и секретность для вовлеченных сторон.
Человеческий фактор
Данагулян считает, что испытание нового метода стало значительным шагом вперед для его исследовательской группы.
«Симуляции учитывают физику, но не учитывают нестабильность системы, — говорит Данагулян. «Эксперименты захватывают весь мир».
В будущем он хотел бы построить уменьшенную версию испытательного аппарата, длиной всего 5 метров и мобильную, для использования на всех оружейных площадках.
«Цель нашей работы — создать эти концепции, проверить их, доказать, что они работают с помощью моделирования и экспериментов, а затем заставить национальные лаборатории использовать их в своем наборе методов проверки», — говорит Данагулян, имея в виду министерство США. ученых-энергетиков.
Карл ван Биббер, профессор кафедры ядерной инженерии Калифорнийского университета в Беркли, прочитавший документы группы, говорит, что «работа многообещающая и сделан большой шаг вперед», но добавляет, что «есть еще есть пути» для проекта. В частности, отмечает ван Биббер, в недавних тестах было легче обнаружить фальшивое оружие на основе изотопных характеристик материалов, а не их пространственного расположения. Он считает, что испытания в соответствующих национальных лабораториях США — в Лос-Аламосе или Ливерморе — помогут дополнительно оценить методы проверки сложных конструкций ракет.
В целом, добавляет ван Биббер, говоря об исследователях, «их настойчивость окупается, и сообщество по проверке договоров должно обратить на это внимание».
Данагулян также подчеркивает серьезность разоружения ядерного оружия. Небольшая группа из нескольких современных ядерных боеголовок, отмечает он, равна разрушительной силе любого оружия, выпущенного во время Второй мировой войны, включая атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки.
США и Россия обладают примерно 13 000 единиц ядерного оружия.
«Понятие ядерной войны настолько велико, что [обычно] не умещается в человеческом мозгу, — говорит Данагулян. «Это так ужасно, так ужасно, что люди закрыли это».
В случае с Данагуляном он также подчеркивает, что в его случае становление родителем значительно усилило его ощущение необходимости действий по этому вопросу и помогло стимулировать текущий исследовательский проект.
«Это заставило меня задуматься», — говорит Данагулян. «Могу ли я использовать свои знания, свои навыки и свою физическую подготовку, чтобы сделать что-то для общества и для моих детей? Это человеческий аспект работы».
Исследование было частично поддержано Национальной администрацией ядерной безопасности Министерства энергетики США.
Поделитесь этой новостной статьей:
Упоминания в прессе
United Press International (UPI)
Репортер UPI Брукс Хейс пишет, что исследователи Массачусетского технологического института разработали новый тест для проверки уничтожения ядерного оружия.
«Испытание может идентифицировать конкретный изотоп целевого элемента, что может позволить инспекторам подтвердить подлинность боеголовки до того, как она будет разобрана», — пишет Хейс.
Полная статья через United Press International (UPI) →
Ссылки по теме
- Документ: «Физически криптографическая система проверки боеголовок с использованием ядерных резонансов, индуцированных нейтронами»
- Арег Данагулян
- Департамент ядерной науки и техники Проектирование
Конструкции Lendager Group для разборки в Милане
Конструкции Lendager Group для разборки в Милане
Предоставлено Lendager Group- Автор: Эрик Болдуин
Компания Lendager Group была основана с четкой целью стать ведущим архитектурным бюро в Дании. Их недавний проект в Милане, основанный на концепции Design for Disassembly (сокращенно DfD), основан на растущей озабоченности по поводу потребления ресурсов и низких показателей утилизации в строительной отрасли.
Расширяя темы экономики замкнутого цикла, их работа была разработана с использованием стульев из океанического пластика, а павильон был спроектирован так, чтобы его можно было разобрать.
+ 9
Предоставлено Lendager GroupПервоначально созданный для Олимпийских игр в Токио, павильон Дании ожил во время Недели дизайна в Милане 2021 года. Проект стал результатом совместных усилий Visit Denmark, Министерства иностранных дел, Датского архитектурного центра, Realdania и архитекторов. был воплощен в жизнь как передвижной павильон. В качестве уникальной устойчивой концепции, которая, по мнению группы, заслуживает внимания, проект и выставка были частью Rossana Orlandis TrasFormationVillage во дворе музея Леонардо да Винчи в Милане, где датский туристический павильон был самым большим и самым амбициозным экспонатом выставки.
Темой павильона было обучение, а выставка внутри здания была посвящена экономике замкнутого цикла через архитектуру». Предоставлено Lendager Group Изучая первоначальное техническое задание на проектирование в Токио, генеральный директор Андерс Лендагер отметил, что «на ранней стадии проектирования, до того, как было выиграно конкурсное предложение, мы изучили, что японцы ассоциируют с Данией. Выделялись две вещи: дизайн и мастерство. За пределами Токио есть музей, посвященный стульям датского дизайна — это обязательство! Мы хотели подключиться к этому повествованию. Установив несколько классических деревянных обеденных стульев в конференц-зале, мы убедились — мы хотим спроектировать павильон из стульев!» Предоставлено Lendager Group Как отмечает архитектор Андреа Кутьеру, процесс DfD требует значительного объема планирования на ранней стадии проектирования, и существуют стратегии и принципы, которые необходимо учитывать при работе, чтобы гарантировать, что архитектурный объект сохраняет ценность после того, как он достигнет конец своей жизни.