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美军方用超级计算机模拟核爆炸并排查核弹缺陷

热度32票  浏览55次 【共0条评论】【我要评论 时间:2011年11月04日 10:59

美国的“黎明”超级计算机。

  美国《华盛顿邮报》网站2日报道称,美国的科学家正在借助超级计算机帮助美国排查核弹的安全隐患,并利用它解决很多核试验无法解决的问题。报道称,目前美国在超级计算机模拟方面已经达到了相当高的水平,甚至可以探究热核武器爆炸的原理。

  排查核弹缺陷

  《华盛顿邮报》报道称,几年前,一组核武器设计师和科学家在劳伦斯・利弗莫尔国家实验室进行了一项试验,利用超级计算机模拟检查一件核武器从离开储存仓库到命中目标之间可能发生的各种情况。这种检测以往通常需要将炸弹和弹头分开,通过化学、物理、数学、材料学等科学手段对其进行仔细检查,然后从早期核爆炸试验中查找数据进行对比。而这次,科学家们完全通过超级计算机建模,然后进行大量的运算。计算结果表明,这种武器会在某种情况下出现“灾难性的失效”。利弗莫尔实验室武器项目的主管布鲁斯・T・古德温说,这种失效将意味着这种武器要么根本不会爆炸,要么就是和要求的完全命中目标大不相同。经过几年的努力,美核武库中威力最大的B-83核弹和军方的处理程序得到了修复。

  报道称,除加利福尼亚的利弗莫尔实验室,新墨西哥的洛斯・阿拉莫斯国家实验室和圣地亚国家实验室也负责向总统证明美国核武器的安全和可靠性,它们是通过能源部的一项核武器储备管理计划进行的,该计划由国家核安全部运作。过去几年,这个项目发现了核武库的多种缺陷。2003年的常规检查发现一个广泛存在的问题。为了应对这一问题,利弗莫尔实验室的科学家进行了一系列的计算机模拟,然后在洛斯・阿拉莫斯实验室进行了高能非核爆炸试验,结果表明接受试验的武器不需要大修,如果大修的话则需要耗资数十亿美元。而在以前,得到这一结论的唯一办法或许只有重启核试验了。

  探究核爆奥秘

  据称,核储备管理计划开始于20世纪90年代,首先要做的是研制每秒运行100万亿次的超级计算机。实际上新型计算机远远超过这一速度。明年5月或者6月,利弗莫尔实验室计划投入使用一种名为“美洲杉”的超级计算机,其浮点运算能力达到每秒2亿亿次,要比现在最快的计算机快20倍。相比之下,目前利弗莫尔实验室的总运算能力为2.5千万亿次。通过“这个星球上最快的计算机”,美国的武器实验室正在深入研究热核爆炸是如何发生的,这些研究获得了一些超出早期核试验所得到的成果。科学家还将尝试制作在核爆炸内部发生的真实的模型。

  超级计算机模拟实验还能用来研究核爆炸无法解决的问题。报道称,计算机建模可以 “让核武器设计师第一次理解热核武器是如何工作以及为什么这样工作的。”据称,利弗莫尔实验室的物理学家战胜了一个最古老也最困难的挑战。在很多核武器爆炸试验中,爆炸中的核弹表现出很多与物理学原理相冲突的现象,比如一些测试结果似乎违背“能量守恒定律”。

  当然,只有超级计算机还不能完成这项工作。科学家利用了1945年到1992年美国进行的1054次核试验获取的数据,他们还利用实验室状态下的亚临界试验来验证计算结果。此外,大型实验装置也不可或缺。最具雄心的计划则是利弗莫尔的国家点火装置,科学家希望利用192个激光束,在实验室状态下获取微型核聚变,用来验证模拟的结果。按照计划,这一装置将于明年秋天进行点火。

  计算机模拟的优势与劣势

  尽管美国进行核试验次数远非英、法、中等国能够比拟,其计算机模拟技术和实验室手段也远超其他国家,但仍有不少美国人反对签署《全面禁止核武器条约》。

  美国国内的反对者认为,美国政府或许有一天需要重启核试验。6名前国防部长曾在1999年向参议院写信,说计划中的储备管理计划“至少在10年内不会成熟。”而长期反对这一条约的参议员乔恩则说,“计算机模拟是储备管理计划的一部分,科学家说这个计划非常有用。但一位科学家告诉我,它会产生好消息和坏消息。好消息是它告诉我们很多关于核武器以前不知道的信息,坏消息是它告诉我们这种武器存在很大的问题。尽管计算机非常有帮助,但是它们不是核试验的替代品。我们现在不进行核试验,但是我们不应该放弃核试验的合法权利。”(本报特约记者 张家齐)

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