美国如何确保核武库有效
编译 史春树
青年参考
（
2020年06月05日
05
版）
如果不进行真正意义上的核试验，能否确保核武库的可靠性？在媒体纷纷报道美国试图重启核试验时，美国科普网站“gizmodo”刊发文章，部分回答了这个问题。
全面禁“核”下的特殊对策
自1992年以来，美国从未引爆过核武器，但庞大的核武库仍然维系着这个国家的战略威慑力。在不做实际测试的前提下，美国能源部的一个下属机构运行着名为“核储备管理”的计划，依靠理论、实验和模拟定期提交评估报告，确保核弹头在需要的时候能够炸响。
为此，一批科学家在偏远的山区、沙漠和丛林里从事着枯燥而神秘的工作。利用超级计算机等高科技设备，他们可以推算出关于核弹头和核爆炸的数据。
“五角大楼并未告诉我们必须重新进行测试。”美国能源部负责国防计划的部长助理维克多·里斯说，“我们对目前的核武器储备情况有足够的了解，它们是安全可靠的。”
20世纪下半叶是核大国展开军备竞赛的年代。由于公众日益关注核辐射对健康和环境的影响，禁止核试验的倡议逐渐演变为国际性军备控制协议。首先是1963年的《部分禁止核试验条约》，它促使各国将试爆核武器的地点转移到地下；冷战结束后，上述条约的签署国制定了更具约束力的文件，即1996年的《全面禁止核试验条约》。
此后一年，时任美国总统克林顿发表讲话称，“为了确保核威慑在禁止核试验的情况下不受质疑，我们将探索其他途径，确保对核武库的安全性、可靠性和性能的信心。”
克林顿没有透露相关机制如何发挥作用，具体任务落到了里斯和他的同事头上。“我们需要保持实验室的能力，自信地说，现有的核武器虽然老化，但仍然可以正常使用。”里斯说，“但我们了解老化的过程吗？老化的影响是什么？能否提供高可信度的解决方案？”
这就是“核储备管理”计划诞生的背景。该计划采用三重体制，融合了理论、实验和模拟，在洛斯阿拉莫斯、劳伦斯·利弗莫尔和桑迪亚国家实验室及内华达州的基地运行。
依靠海量数据模拟核试验
“gizmodo”网站特约记者曾于2019年夏天造访洛斯阿拉莫斯实验室，了解到“核储备管理”计划的一些内情。这个实验室位于美国新墨西哥州阿尔布凯克市东北方95公里处，门口哨所后面的灌木丛中可以看到一条长长的钢制管道，直径和一辆小汽车差不多。用于测试的弹头模型被放置在管道一端，另一端是重约45公斤的C4炸药。实验过程中，管道将炸药爆炸产生的冲击波传送到弹头上，一旁有高速摄像机进行录像。
另一座低矮的混凝土建筑内装有一台蓝白相间的离心机，它可以将测试用弹头加速到每分钟200转，测试它们能否经受住重返大气层时的阻力。离心机重达9吨，但内部摩擦力非常低，一个人用力推一下就能移动。观看离心机高速旋转被称为“一种让人心醉神迷的体验”。
为确保安全，所有设备都可以远程操纵。在洛斯阿拉莫斯实验室广阔的园区里，每天都能听到各种爆炸物发出的巨响。当然，不是所有的模拟实验都需要制造爆炸。在双轴射线照相流体动力测试设施中，粒子加速器产生的X射线用于对受到冲击的核材料进行成像。在劳伦斯·利弗莫尔实验室的巨型点火装置中，一部有史以来能量最强的激光发射器被安放在体育馆大小的建筑物中，将激光束聚焦到目标上，引发核聚变。
这些实验数据，以及1945年至1992年间进行的真实核爆炸的数据，都被整理分析，为“核储备管理”计划中的模拟核试验服务。了解核武器的“年龄”是这种模拟的重要环节。“各种材料因时间流逝而产生的变化，以及它们与金属或设备本身组件间的相互作用，都属于老化的范畴。”洛斯阿拉莫斯实验室副主任艾琳·奎尔特斯说。
模拟核试验需要性能强大的计算机。洛斯阿拉莫斯拥有全世界第七快的超级计算机，代号“三位一体”。走进一间贴着白瓷砖的房间，再穿过一道玻璃门，就进入了一条黑色的通道，通道四周遍布巨大的处理器，用来运行模拟程序，并将模拟结果存储在磁带上。劳伦斯·利弗莫尔实验室的“塞拉”超级计算机速度更快，一度排名世界第二。不出意料的是，每个实验室都有其他实验室的备份数据，以防其中一个掉线或者被破坏。
模拟核试验的同时，研究人员在探索高性能计算领域的前沿。洛斯阿拉莫斯正在测试一套D波量子计算机，它看上去是个装饰着LED灯的黑色立方体，利用量子效应提升计算能力。还有人在云计算设备上尝试新型算法。这些研究旨在开发可以更好地模拟核试验的设备。当然，制造更快更好的超级计算机，本身就是一场重要性不亚于核武器的竞赛。
科学家的自信能维持多久
截至目前，“核储备管理”计划一直是成功的。在近30年无试爆的情况下，美国得以维护和升级自身的核武库。奥巴马政府承诺花费数千亿美元改进核武器，这一方针被特朗普政府继承。
有人质疑该计划的可持续性。“我更担心……某些人打算恢复核试验，这么做不是为了证明核武器的可靠性，而是要发出信号，加大赌注，诸如此类。”美国“忧思科学家联盟”高级科学家、“全球安全计划”联合主管里斯贝斯·格隆伦德表示。
维克多·里斯认为，当前的策略至少应该延续到下一代人。科学家们每年都向立法机构提交报告，强调核武库是可靠的，对其“拥有百分之百的信心”，“但20年到25年后，谁知道呢？最终，未来的政治家必须对如何处理日益老化的核武库作出决定。”
责任编辑：张昊天
见习编辑：袁野
如果不进行真正意义上的核试验，能否确保核武库的可靠性？在媒体纷纷报道美国试图重启核试验时，美国科普网站“gizmodo”刊发文章，部分回答了这个问题。
全面禁“核”下的特殊对策
自1992年以来，美国从未引爆过核武器，但庞大的核武库仍然维系着这个国家的战略威慑力。在不做实际测试的前提下，美国能源部的一个下属机构运行着名为“核储备管理”的计划，依靠理论、实验和模拟定期提交评估报告，确保核弹头在需要的时候能够炸响。
为此，一批科学家在偏远的山区、沙漠和丛林里从事着枯燥而神秘的工作。利用超级计算机等高科技设备，他们可以推算出关于核弹头和核爆炸的数据。
“五角大楼并未告诉我们必须重新进行测试。”美国能源部负责国防计划的部长助理维克多·里斯说，“我们对目前的核武器储备情况有足够的了解，它们是安全可靠的。”
20世纪下半叶是核大国展开军备竞赛的年代。由于公众日益关注核辐射对健康和环境的影响，禁止核试验的倡议逐渐演变为国际性军备控制协议。首先是1963年的《部分禁止核试验条约》，它促使各国将试爆核武器的地点转移到地下；冷战结束后，上述条约的签署国制定了更具约束力的文件，即1996年的《全面禁止核试验条约》。
此后一年，时任美国总统克林顿发表讲话称，“为了确保核威慑在禁止核试验的情况下不受质疑，我们将探索其他途径，确保对核武库的安全性、可靠性和性能的信心。”
克林顿没有透露相关机制如何发挥作用，具体任务落到了里斯和他的同事头上。“我们需要保持实验室的能力，自信地说，现有的核武器虽然老化，但仍然可以正常使用。”里斯说，“但我们了解老化的过程吗？老化的影响是什么？能否提供高可信度的解决方案？”
这就是“核储备管理”计划诞生的背景。该计划采用三重体制，融合了理论、实验和模拟，在洛斯阿拉莫斯、劳伦斯·利弗莫尔和桑迪亚国家实验室及内华达州的基地运行。
依靠海量数据模拟核试验
“gizmodo”网站特约记者曾于2019年夏天造访洛斯阿拉莫斯实验室，了解到“核储备管理”计划的一些内情。这个实验室位于美国新墨西哥州阿尔布凯克市东北方95公里处，门口哨所后面的灌木丛中可以看到一条长长的钢制管道，直径和一辆小汽车差不多。用于测试的弹头模型被放置在管道一端，另一端是重约45公斤的C4炸药。实验过程中，管道将炸药爆炸产生的冲击波传送到弹头上，一旁有高速摄像机进行录像。
另一座低矮的混凝土建筑内装有一台蓝白相间的离心机，它可以将测试用弹头加速到每分钟200转，测试它们能否经受住重返大气层时的阻力。离心机重达9吨，但内部摩擦力非常低，一个人用力推一下就能移动。观看离心机高速旋转被称为“一种让人心醉神迷的体验”。
为确保安全，所有设备都可以远程操纵。在洛斯阿拉莫斯实验室广阔的园区里，每天都能听到各种爆炸物发出的巨响。当然，不是所有的模拟实验都需要制造爆炸。在双轴射线照相流体动力测试设施中，粒子加速器产生的X射线用于对受到冲击的核材料进行成像。在劳伦斯·利弗莫尔实验室的巨型点火装置中，一部有史以来能量最强的激光发射器被安放在体育馆大小的建筑物中，将激光束聚焦到目标上，引发核聚变。
这些实验数据，以及1945年至1992年间进行的真实核爆炸的数据，都被整理分析，为“核储备管理”计划中的模拟核试验服务。了解核武器的“年龄”是这种模拟的重要环节。“各种材料因时间流逝而产生的变化，以及它们与金属或设备本身组件间的相互作用，都属于老化的范畴。”洛斯阿拉莫斯实验室副主任艾琳·奎尔特斯说。
模拟核试验需要性能强大的计算机。洛斯阿拉莫斯拥有全世界第七快的超级计算机，代号“三位一体”。走进一间贴着白瓷砖的房间，再穿过一道玻璃门，就进入了一条黑色的通道，通道四周遍布巨大的处理器，用来运行模拟程序，并将模拟结果存储在磁带上。劳伦斯·利弗莫尔实验室的“塞拉”超级计算机速度更快，一度排名世界第二。不出意料的是，每个实验室都有其他实验室的备份数据，以防其中一个掉线或者被破坏。
模拟核试验的同时，研究人员在探索高性能计算领域的前沿。洛斯阿拉莫斯正在测试一套D波量子计算机，它看上去是个装饰着LED灯的黑色立方体，利用量子效应提升计算能力。还有人在云计算设备上尝试新型算法。这些研究旨在开发可以更好地模拟核试验的设备。当然，制造更快更好的超级计算机，本身就是一场重要性不亚于核武器的竞赛。
科学家的自信能维持多久
截至目前，“核储备管理”计划一直是成功的。在近30年无试爆的情况下，美国得以维护和升级自身的核武库。奥巴马政府承诺花费数千亿美元改进核武器，这一方针被特朗普政府继承。
有人质疑该计划的可持续性。“我更担心……某些人打算恢复核试验，这么做不是为了证明核武器的可靠性，而是要发出信号，加大赌注，诸如此类。”美国“忧思科学家联盟”高级科学家、“全球安全计划”联合主管里斯贝斯·格隆伦德表示。
维克多·里斯认为，当前的策略至少应该延续到下一代人。科学家们每年都向立法机构提交报告，强调核武库是可靠的，对其“拥有百分之百的信心”，“但20年到25年后，谁知道呢？最终，未来的政治家必须对如何处理日益老化的核武库作出决定。”
责任编辑：张昊天
见习编辑：袁野
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