SBSSMP中的SCEs程序与其他实验、诊断研究和模拟适当地相互关联。我们的小组没有在这一大背景下审查Holog和回弹。这些特殊测试的性质使得对其潜在临界性和安全壳的分析变得简单明了。然而,作为我们负责审查同行审查过程的一部分,我们认识到未来的SCE可能会提出更复杂的问题。这导致我们讨论了在制定更广泛的SCE科学计划时需要解决的问题,我们在本报告中对此进行了评论。制定项目计划时需要回答的几个重要问题如下:金博宝正规网址
在Holog中,有两种带点起爆的爆炸驱动结构,设计用于表征平板几何形状中受冲击Pu产生的喷出物。全息测量将作出的大小分布和速度与大小的相关性的出现粒子。一种方法是使用近50克的烈性炸药冲击平板目标,目标表面的钚总量为77.5克。另一种是用含有50克高爆剂的炸药冲击一个平面,在表面上放50克。
反弹结构使用高爆炸驱动的飞片在一组硬币大小的钚样品中产生平面激波。这些测量的目的是获取高压范围内的数据作为输入,以便更准确地确定Pu状态方程。将有三个独立的试验台。在高压研究中,462克Pu将被一个由81磅高爆驱动的金属飞片冲击,产生2.3兆巴(mbar)的最大压力;中压研究的相应数字是424克Pu, 51磅,产生1.7 mbar峰值;对于低压研究,589克Pu, 28磅,产生0.8 mbar。
没有人声称这些实验的数据是SBSSMP的一部分,以保持对美国储备的可靠性和性能的信心,但这些数据从一开始是合理的,在现有设施中启动这些数据是有价值的。获得的经验将有助于指导未来的SBSSMP SCE计划。
地下实验的科学动机是检验含铜样品组合的动态特性。然而,在地面上的常规静态实验中,可以在相当一部分合适的压力-温度范围内对Pu进行研究。对于热力学性质,静态和动态结果应该是密切一致的;两种实验方法提供了一种独立验证结果的方法。因为静态实验比爆炸驱动的亚临界测试(周转时间为数小时到数天,而不是数周或数月)要容易得多,所以从地面实验中可以学到很多东西,包括确定相图(固体-固体和熔化),在压力和温度范围内的状态和强度方程。实验室实验的速度越快,对实验结果的反应就越快。
根据现行规定,Holog和bounce只能在国税厅进行。监管当局实施的规则可能发生的变化可能会影响未来SCE的执行方式和地点。例如,国税厅在地方发生的事件或要求实验设施完全透明化的国际协议,有可能使国税厅无法进行实验。管理计划应该为这些规则的变化做好准备,并设计一个能够建造并投入运行的地面亚临界实验设施,而不存在不必要的延迟。
我们建议探讨密封设计和工艺,以降低试验成本并提供更大的灵活性,但须视其安全性分析和确定其亚临界性质而定。在这种情况下,形成射流的可能性,如非平面几何形状的聚能药产生的射流,增加了遏制的成本和地面实验的难度。尽管如此,地面设施的优势是巨大的,应该进行规划和设计,使它们可用,如果它们被允许。
考虑到静态和动态测量之间的关系,例如强度或其他随时间变化的力学性能,在静态和动态条件下检查各种Pu模拟材料是有益的。虽然比静态试验要求更高,但地上动态试验在逻辑上比地下试验容易得多,而且周转时间也短得多。它们对于在足够强大的水平上发展对相关材料特性的基本理解以允许详细的模拟至关重要。
要解决与“老化”或样品的表面制备和织构相关的问题,需要对材料性能有广泛的了解。表面制备和织构的影响需要在各种材料中进行研究,以得到可靠的理解,例如通过微观力学模型(例如,缺陷的原子和连续模型)。同样,老化的辐射效应可以在模拟材料中检测。由于老化会产生新的相或化合物(例如,通过腐蚀),人们有强烈的动机在Pu以外的各种材料上进行实验。
材料理论在增强模拟信心方面起着至关重要的作用。对基本过程有一个基本的了解是可取的,特别是对于新条件下的模拟。例如,如果要可靠地理解老化的影响,就必须建立辐射损伤和腐蚀的定量模型。理论模型的层次结构,从从头算量子理论到半经验统计力学(如晶格动力学和分子动力学)和微观力学(如原子力学和连续统),原则上可以解决这个问题。理论方法需要在广泛的压力和温度范围内对各种材料进行试验。
这三个武器实验室在凝聚态物质理论和材料科学以及相关的计算模拟方面拥有丰富的专业知识。在可预见的未来,理论和模拟不能排除实验,但它们提供了一个框架,在这个框架中可以制定实验策略,并帮助理解实验结果。此外,ASCI计划有望在未来几年增强和深化模拟方面的专业知识。
将地上试验和理论与亚临界试验相结合的价值是双重的。首先,所使用的方法和所研究的材料的多样性对作为模拟输入的结果的可靠性提供了重要的检验:静态和动态实验在理论解释时应该是一致的;理解不同材料的结果为什么一致或不一致是很重要的。其次,因为我们的目标是对材料的特性有一个全面的了解,所以实验的设计应该是为了测试特定的科学问题。
每次亚临界实验都要回答理论和地面实验无法解决的具体问题。该方法可以用一个矩阵来概括,该矩阵表示难度增加,因此频率减少的研究:
困难——>样本:Non-Pu聚氨酯不涉及特殊问题的研究用“+”表示。用“-”表示:钚的地面动态试验面临重大监管障碍,而非钚目标的地下试验通常不具有成本效益。应使用模拟材料的动态实验室实验和Pu和模拟材料的静态实验相结合的方法来完善只能通过亚临界实验解决的问题。支持静态和动态实验室实验,将一小部分精力投入到亚临界实验中,将大大提高基本理解,从而提高模拟的可靠性。金博宝正规网址
理论+ +困难|实验|静态(实验室)+ + | V动态(实验室)+-地下-+
这一过程容易受到两方面的批评:(1)没有讨论理论计算的误差范围。(2) 没有分析具体实验可能出现错误的可能方式。不明显的“先验”是,在爆炸物数量有限的情况下,最危险的结构必然将所有钚集中在一起。将现代基于风险的安全分析中使用的方法应用于同行评审过程将是有益的。我们建议,在未来的亚临界实验同行评审中,应详细定义和分析各种“最大可信事故”。
根据要求,我们仅在保证实验亚临界性的狭窄背景下评估同行评审过程。在更广泛的范围内,独立的审查过程还应处理拟议的可持续发展企业的科学重要性和成本效益。通过这个过程,不重要和多余的实验可以被阻止,时间和金钱可以被节省,并且管理计划的重点可以被加强。
计划中的探测器将对瞬发裂变中子、(n,)反应中产生的瞬发γ和裂变产物衰变产生的延迟γ敏感。它们都是最先进的,而且是精心挑选的。在两个方面进行定量分析是明智的。首先,最好能记录下探测系统的灵敏度,也就是说,确定要检测的能量释放阈值。第二,对假阳性信号的可能性进行分析。鉴于探测器的冗余,我们没有理由认为假阳性会造成真正的问题,但在合作核查制度中,容忍假信号的阈值很可能很低。
根据其谈判记录,《全面禁试条约》禁止产生任何核产量的爆炸。美国对此的解释是,禁止常规高能炸药组装临界质量的裂变材料的实验。然而,很难测量一个短暂组装、几乎没有临界质量的临界状态,因为任何自生核能都将比1 mg的屈服值低很多数量级。因此,任何测量亚临界实际程度的可行诊断都需要外部中子源。在目前的技术水平下,直接临界测量并非不可能,但充满了困难;在实验过程中,需要用强外部中子源对样品进行辐照。这将严重干扰其他诊断,并可能产生假阳性测量。因此,我们认为,在这两个实验中忽略临界测量是正确的选择。