檢視測試核武器是否有效的設施

巨大的雷射誘發聚變反應,以測試美國的核儲備

國家點火裝置(藍色)的靶室容納著微小的氘或其他材料顆粒。雷射從四面八方擊中目標,引發聚變反應。這些實驗使研究人員能夠評估美國核武庫的效能。

阿拉斯泰爾·菲利普·維珀

G進入室內,待在室內並保持關注——這是紐約市緊急事務管理局團隊去年七月要求市民在發生熱核攻擊時採取的措施。“沒問題吧?你能搞定的,”樂觀的播音員在一段影片剪輯中保證道。

反應迅速而尖銳。“現實是,如果這種情況發生,你就‘搞不定’,”國際廢除核武器運動組織發推文說。“在隨後的幾個小時和幾天裡,將無法做出回應。”然而,這種公共服務公告的迴歸指向一個令人不安的現實:核戰爭再次成為可能。

1995年,在蘇聯解體和對核交換的恐懼消退之後,世界大國無限期地延長了《不擴散核武器條約》(NPT),這是一項1970年的協議,旨在防止新的國家獲得核武器,並促使那些已經擁有核武器的國家解除武裝。一年後,美國簽署了《全面禁止核試驗條約》(CTBT),旨在禁止“在世界任何地方進行的任何核武器試驗爆炸或任何其他核爆炸”。然而,這些條約並未阻止美國努力確保其核武庫的戰備狀態。根據在《全面禁止核試驗條約》之後制定的“庫存管理計劃”,美國每年花費150億美元用於研究和測試核材料,其中一部分在加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置(NIF)進行。


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這個巨大的聚變研究設施,規模相當於一個體育場,於1997年開始建設,歷時十多年才完成。NIF擁有192條雷射束線,每條長度超過100米。雷射以200億分之一秒的脈衝和500萬億瓦的功率——大約是美國在任何給定時刻電力使用量的1000倍——瞄準微小的氘和其他物質樣品。在超過地球大氣壓1000億倍的壓力下壓縮,目標內爆,產生聚變反應,溫度比太陽中心高出七倍以上。

這些和其他實驗提供了有關材料科學和聚變能源的資訊。然而,最重要的是,它們產生的資料,以及來自禁令前進行的核試驗的資訊,被輸入到複雜的模擬中,這些模擬在超級計算機中進行虛擬熱核爆炸。

96束雷射陣列,每束長度超過100米,與目標另一側的相同陣列(未顯示)相匹配。圖片來源:阿拉斯泰爾·菲利普·維珀

NIF研究人員表示,這些實驗對於理解美國5000多枚核彈頭(其中大部分是在1980年代生產的)在發生熱核交換時的行為是必要的。“最終目標是永遠不要使用這些東西,”勞倫斯利弗莫爾武器物理與設計專案主管馬克·克里斯托弗·赫爾曼說。“但我們想向我們的盟友保證,我們支援他們,並確保我們的對手知道,如果他們需要被使用,它們將按預期工作併產生毀滅性的後果。”然而,批評者質疑,是否有必要在這樣一個專案上花費數十億美元。測試表明,現有的原子彈應在至少未來70年內保持有效,有些武器甚至可以持續接近100年而不會發生明顯的退化。

攝影師阿拉斯泰爾·菲利普·維珀正在記錄核物理學的各種應用,並探索人們體驗“核”這個充滿含義的詞的方式。他拍攝了位於日內瓦附近歐洲核子研究中心的大型強子對撞機、ITER和JET聚變反應堆,以及涉及核反應的醫療和其他設施。這是他首次記錄進行核武器研究的反應堆。

高功率雷射脈衝起源於主振盪器室()。振盪器產生低能量雷射脈衝,這些脈衝由48個獨立的系統進行調製和放大。圖片來源:阿拉斯泰爾·菲利普·維珀

在雷射艙內,高壓儀器控制雷射束在放大器中的傳播。圖片來源:阿拉斯泰爾·菲利普·維珀

光學開關技術使雷射束能夠在放大器中來回傳送,以有效地增加其功率。圖片來源:阿拉斯泰爾·菲利普·維珀

在靠近目標的位置,48個光學元件中的每一個都檢查雷射的質量,改變它們的頻率並將它們聚焦到靶室中。圖片來源:阿拉斯泰爾·菲利普·維珀

從目標艙內看到的靶室外部。潔淨的環境對於處理光學儀器至關重要。圖片來源:阿拉斯泰爾·菲利普·維珀

編者注(2022年12月2日):本文在釋出後進行了編輯,以更正用於在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置(NIF)產生聚變反應的物質的描述。文字此前已於9月19日修訂,以更正美國每年花費150億美元用於研究和測試核材料的部分資金流向NIF的描述。馬克·克里斯托弗·赫爾曼在勞倫斯利弗莫爾的職位已於9月6日更新。

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