地下核试验有平洞和竖井两种主要方式。前者利用地形,选择较大的山体,要求岩石介质为硅酸盐,没有大的断层(避免爆炸后释放出的沾染放射性物质气体大量逸出地表)且不在地震带上,开掘一条特殊设计的长坑道,在坑道内放置核爆炸装置和各种探测器,按照特殊的方案回填堵塞之后,实施核爆炸。后者将核装置和各种探测器一起吊置于大口径竖井底部,回填后实施核爆炸。竖井核试验不受地形限制,只要求地下岩石介质较均匀,但钻井、建井、吊装直至回填堵塞、爆后取样,都需要一套规范化的工程程序和特殊设备,难度较平洞核试验大。各有核国家的地下核试验都是先以平洞方式取得经验,尔后发展到以竖井方式为主。从有核国家的发展历程看,一般都是首先进行大气层核试验,然后逐步转入地下核试验,地下核试验成为研究发展核武器的最好的试验方式。地下核试验的测量系统都是紧靠核装置来研究装置内的核反应过程的,因而更有效、可靠、精确。
第22次地下核试验也是最后一次
冷战时期,中国的地下核试验发展之路,除了受技术条件的制约外,还伴随着外部国际环境的核讹诈。针对1963年苏、美、英三国签署《部分禁止核试验条约》,遏制中国核能力发展的图谋。中国政府一方面发表声明,揭露条约的歧视性。声明认为英美苏的真正目的是达到核垄断,提出全面彻底干净坚决地禁止和彻底销毁核武器的主张。一方面着手就地下核试验的有关问题进行研究。在第一颗原子弹试验准备工作的同时,把地下核试验列为科研设计项目。后来由于需要集中力量进行氢弹技术攻关,地下核试验的项目被暂时停止。但对地下核试验的工程和技术准备却一刻也没有停止。
1967年10月底至11月中旬,国防科委召开了首次地下核试验技术工作会议,朱光亚、王淦昌、程开甲、邓稼先等一批日后耳熟能详的“两弹一星元勋”出席会议。深入讨论了首次地下核试验的目的、试验项目、工程要求等。最终确定王淦昌负责首次地下核试验的技术工作,此后经过近两年的艰苦工作,攻克了大量技术难关。
1969年9月23日,朱光亚、王淦昌、程开甲、彭桓武等在新疆罗布泊的核试验场现场指挥,成功进行了首次平洞地下核试验,爆炸当量2万吨。这也是中国继1964年10月16日第一颗原子弹爆炸以来,进行的第九次核试验。1975年10月和1976年10月,中国相继进行了第二次、第三次地下平洞核试验,取得大量重要数据,对后来的地下核试验贡献良多。1978年10月14日,又成功组织首次地下竖井核试验。1980年10月16日,大气层核试验后,中国核试验全面转入地下,再也没有进行过大气层核试验。包括中子弹在内的其他核试验都主要采用竖井方式进行。
进入20世纪90年代,随着苏联解体,冷战结束,限制核武器发展、促进核裁军和核不扩散的国际呼声日益增多。1991年12月29日,中国签署《不扩散核武器条约》,1996年7月29日,中国又成功地进行了第22次,也是最后一次地下核试验。当天中国政府发表声明从1996年7月30日起中国开始暂停核试验。1996年9月,中国政府签署了《全面禁止核试验条约》。中国先后共进行地下核试验22次,与美国、苏联相比,次数也是最少的。
地下核试验的检测与危害
《全面禁止核试验条约》与冷战时期,苏、美、英三国签署的《部分禁止核试验条约》相比,最大的区别就是针对地下核试验,条约涵盖了“任何核武器试验爆炸或任何其他核爆炸”,同时还提出“建立以国际监测系统、磋商与澄清、现场视察及建立信任措施为主体的国际核查机制。国际监测系统由地震、水声、放射性核素等全球监测网络组成”。密切关注各国可能进行的地下核试验活动。用地震学的方法侦察地下核试验的技术始发于20世纪五六十年代。当时美苏都想知道对方搞了多少核试验,其能量大小和试验地点。于是便产生利用地震波的变化分辨爆炸和地震。通过侦察和分析地下核爆炸所产生的地震信号来监测遥远的地下核爆炸。放射性核素监测,通过收集分析、测量核爆炸产生的各种放射性核素用以监测核爆炸的技术手段,适用范围广,有重要取证作用。在朝鲜历年核试验中,美、日、韩主要依托这两种技术手段,对朝鲜地下核试验情况进行追踪观察。
地下核试验虽然历经近70年的检验,理论、技术都十分成熟,但依然无法保证消除放射污染,地下核爆炸引起的环境危害及其防护问题,仍然触目惊心。按照国际惯例,地下核试验应当在面积至少为50平方公里的沙漠地带进行,以避免地下核试验产生的放射性元素渗入地下水之中,进而污染影响到生物圈内的各种物种。以美国内华达州的核试验场为例,当地进行过800多项核试验,其中约有1/3在地下水位下。仅在地下水位以下进行的试验中,放射性核素就数倍于正常值。由于大部分的地下核试验都位于地球表面之下几百米甚至更深处,因地下核试验特性保密、复杂,外界很难了解其对当地生态环境造成的直接影响,试验本身清除的放射性污染物很少,而一旦融入放射性核素的地下水进入地下水循环系统后,后果更是无法量化。历史上在制定回填、堵塞方案时,还曾出现过大量的放射性物质通过井筒或者坑道泄露,对现场工作造成伤害的案例。地下核试验的安全问题已经不仅仅限于某一国家内,其产生的恶果对于周边地区,乃至全球都可能是一场不可逆转的生态灾难。
摘自《国家人文历史》2017年5月下