育才学习网1.什么是次临界状态
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） 算 起 ， 到 现 在 已 经 有 4年 多 时 间 。
除 印 度 等 少 数 国 家 外 ， 世 界 上 大 多 数 国 家 （ 155个 以 上 ） 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 慑 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 。
所 以 签 署 CTBT后 ， 各 有 核 国 家 --尤 其 是 美 国 --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 。
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 ， 拉 开 了 新 形 势 下 核 武 器 研 究 的 序 幕 。 截 至 2000年 12月 14日 ， 美 国 已 在 内 华 达 核 试 验 场 进 行 了 13次 亚 临 界 实 验 。
俄 罗 斯 也 紧 随 其 后 ， 从 1998年 9月 到 2000年 12月 在 位 于 北 极 的 新 地 岛 核 试 验 场 ， 至 少 进 行 了 14次 亚 临 界 实 验 。 最 近 印 度 也 宣 布 要 进 行 亚 临 界 实 验 。
亚 临 界 实 验 究 竟 是 怎 么 回 事 ？ 什 么 是 亚 临 界 实 验 “ 亚 临 界 ” （ subcriticality） 亦 称 次 临 界 ， 是 反 应 堆 物 理 与 核 武 器 物 理 中 的 概 念 。 大 家 都 知 道 ， 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 。
那 么 ， “ 亚 临 界 实 验 ” 指 的 又 是 什 么 呢 ？ 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 。 人 们 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 107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 。
美 国 和 俄 罗 斯 每 次 进 行 亚 临 界 实 验 后 ， 都 声 称 “ 没 有 自 持 链 式 反 应 发 生 ” 、“ 不 违 反 CTBT” 。 显 然 ， 这 里 强 调 的 是 系 统 动 作 的 结 果 ， 而 不 是 系 统 中 裂 变 材 料 的 总 量 。
如 美 国 在 第 一 次 亚 临 界 实 验 中 总 共 使 用 了 1475克 钚 和 72.57千 克 高 能 炸 药 ； 而 在 第 二 次 亚 临 界 实 验 中 仅 使 用 了 127克 钚 和 100克 高 能 炸 药 ， 但 它 们 都 是 亚 临 界 实 验 。 在 亚 临 界 状 态 下 系 统 放 出 的 能 量 是 很 少 的 。
如 一 个 内 爆 型 初 级 装 置 ， 假 定 使 用 的 脉 冲 中 子 源 一 次 放 出 106个 中 子 来 引 发 裂 变 ， 则 该 系 统 亚 临 界 状 态 下 释 放 核 能 的 上 限 不 超 过 2* 10-9克 TNT威 力 。 这 虽 不 是 “ 零 威 力 ” ， 但 也 足 够 小 了 。
按 以 上 分 析 ， 我 们 应 这 样 来 认 识 所 谓 的 亚 临 界 实 验 ： 首 先 ， 它 是 为 核 武 器 的 研 究 和 发 展 服 务 的 ； 其 次 ， 在 实 验 过 程 中 系 统 中 的 裂 变 材 料 要 经 受 一 定 的 高 温 、高 压 冲 击 ； 再 次 ， 实 验 系 统 中 虽 有 裂 变 材 料 ， 但 在 整 个 实 验 过 程 中 并 不 发 生 自 持 链 式 反 应 ， 即 达 不 到 临 界 或 超 临 界 状 态 。
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