Внезапный ядерный удар? Вот как мы выясним, кто это сделал

Судебная экспертиза после детонации может помочь дать ответы, если ядерный кошмар станет реальностью

• 11 марта 2016 г.
• Ричард Стоун

Делиться:

Прошлым летом в городе на восточном побережье США взорвалась атомная бомба, в результате чего погибли десятки тысяч человек, а нация погрузилась в отчаяние. Пока службы экстренного реагирования и военные боролись с последствиями, элитные группы ученых бросились анализировать взрыв, чтобы понять, какая именно бомба взорвалась и кто несет ответственность за этот акт.

Это было предпосылкой учений — первых в своем роде — проведенных в июле и августе 2015 года для проверки новой сети датчиков, которые будут собирать данные во время внезапного ядерного удара. Моделирование Mighty Sabre было отрезвляющим подтверждением убеждения многих экспертов в том, что нападение на территорию США более вероятно, чем когда-либо, но отследить ответственность будет намного сложнее, чем во время холодной войны, когда главной угрозой было уничтожение Советским Союзом. .

«Сценарий изменился», — говорит Томас Картледж, инженер-ядерщик Агентства по уменьшению угрозы обороны США (DTRA) в Форт-Бельвуар, штат Вирджиния. «Теперь, если вы увидите, как в Нью-Йорке взорвется грибовидное облако, вы не узнаете, кто это сделал и какое оружие они использовали». или бомба, доставленная вражеским государством, таким как Северная Корея, которая пригрозила нанести ядерный удар по Белому дому.

Возможная необходимость разоблачить преступника и принять ответные меры стимулирует появление новой области судебной экспертизы после взрыва. «Кто-то получит острый конец палки. Вы должны убедиться, что правильная организация получит его», — говорит Говард Холл, директор Института ядерной безопасности Университета Теннесси в Ноксвилле. Он и другие детективы-ядерщики разрабатывают новые датчики, производят искусственные радиоактивные осадки для оттачивания аналитических методов и изучают, как стекло, образовавшееся в печи атомного взрыва, будет меняться в зависимости от природы бомбы и города, где она взорвалась.

Наиболее вероятным сценарием ядерного терроризма, по мнению экспертов, является взрыв бомбы на улице города. Прошлый опыт дает лишь схематичную картину происходящего в результате опустошения. Атомные бомбы, которые Соединенные Штаты сбросили на Хиросиму и Нагасаки в 1945 году, взорвались примерно в 500 метрах над этими городами. В последующие полвека, пока Соединенные Штаты совершенствовали свой атомный арсенал, почти все испытания проводились в воздухе или под землей, а не в городских условиях. Исследователи действительно изучали радиоактивные осадки и то, как они образуются, но они искали подсказки о том, как предотвратить или облегчить лучевую болезнь, а не идентифицировать преступника. «Ученых не интересовало, какое устройство взорвалось, потому что они уже знали это», — говорит химик-аналитик Майкл Кристо, эксперт по ядерной криминалистике из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии.

Тем не менее, программа испытаний была испытательным полигоном для криминалистики после детонации. Национальные лаборатории США «собрали несколько очень хороших радиохимических процедур для анализа обломков», — говорит радиохимик Холл. Осадки представляют собой смесь испарившейся среды — почвы и сооружений, которые находились вблизи места взрыва, — с добавлением продуктов деления (радиоизотопов, образовавшихся при делении делящихся материалов, таких как уран или плутоний), продуктов активации (радиоизотопов, образовавшихся, когда излучение взрыва трансмутирует экран и другие компоненты бомбы). ) и остаточный ядерный материал. Точные составляющие варьируются в зависимости от конструкции оружия — будь то, например, простое урановое устройство, запускаемое из пушки, или сложная водородная бомба.

«Каждый тип оружия имеет свой собственный отпечаток пальца», — говорит Майкл Почет, инженер-электрик ВВС США, работающий с DTRA. В плутониевых бомбах, например, делящимся изотопом является плутоний-239, производимый в ядерных реакторах и извлекаемый путем переработки отработавшего топлива, которое содержит смесь изотопов плутония и других актиноидов, таких как америций. Обнаружение этих ядер указывает на то, что ядром бомбы был плутоний.Их пропорции дают ключ к разгадке истории бомбы, говорит Джоэл Уллом, физик из Национального института стандартов и технологий США в Боулдере, штат Колорадо, который вместе с коллегами из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико разработал сверхпроводящий датчик, который быстро различает изотопы плутония.

Соотношение между изотопами плутония и америцием-241, продуктом распада плутония-241, «может сказать вам, сколько времени прошло с момента химической очистки плутония», — говорит Уллом. Америций удаляется при переработке, поэтому по мере старения свежевыделенного плутония америций снова начинает накапливаться. Тем временем Холл разрабатывает более быстрые методы анализа лантаноидов, 15 редкоземельных элементов, которые наряду с радиоактивными актинидами являются ключевыми составляющими радиоактивных осадков. Смесь лантаноидов и актиноидов раскрывает информацию, например, о защите оружия и энергии нейтронов, которые его бомбардировали. Он намеревается разместить свой аппарат для разделения газовой фазы на «летучей лаборатории»: салазках, которые можно будет быстро развернуть в случае атаки.

Чтобы проверить эти аналитические методы, исследователи из Ливермора и других национальных лабораторий производят суррогатные радиоактивные осадки, представляющие различные типы бомб. Ученые запустили в эксплуатацию Национальную установку зажигания в Ливерморе, один из самых мощных в мире лазеров, который Кристо называет «готовым источником» нейтронов с энергиями, сравнимыми с теми, которые образуются в реакциях синтеза дейтерия и трития, приводящих в действие водородную бомбу.

Команда Холла готовит еще один тип тестового образца для постдетонационной экспертизы: искусственное расплавленное стекло. Настоящая вещь образуется, когда атомный ад мгновенно расплавляет все, что имеет несчастье оказаться в эпицентре. Стекло меняется в зависимости от места взрыва, но разные характеристики бомбы также дают уникальные расплавленные стекла, которые дают подсказки о том, что произошло.Группа Холла разработала книгу рецептов расплавленного стекла для любого географического местоположения на основе «ведьминского варева» делящегося материала бомбы и мощности взрывчатого вещества, ее точки детонации, а также местной геологии и строительных материалов.

Команда воспроизвела тринитит, зеленоватое стекло, оставшееся после испытания Тринити, первого ядерного взрыва в США, который произошел в 1945 году на ракетном полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико. Они также обожгли образцы для Хьюстона, штат Техас, где архитектура с преобладанием стекла превратилась бы в сероватое стекло, если бы его подвергли ядерной бомбардировке, и для Нью-Йорка, чья тяжелая железная конструкция приводит к более темному стеклу вулканического вида.

АТОМНЫЕ ВЗРЫВЫ ТАКЖЕ РАЗРУШАЮТ электромагнитный импульс — блицкриг гамма-лучей, рентгеновских лучей и радиоволн, которые мгновенно поджаривают большую часть ближайшей электроники, — а также интенсивный свет, сейсмические волны, волны атмосферного давления и инфразвук. Все могут предоставить информацию о типе бомбы и ее происхождении. В 1940-х годах ученые начали разрабатывать датчики для улавливания этих сигналов, сначала в Уайт-Сэндс, а затем в первую очередь на полигоне в Неваде, где Соединенные Штаты взорвали 928 бомб.

Теперь DTRA возглавляет усилия правительства по модернизации этих датчиков и объединению их в массив под названием Discreet Oculus, который можно развернуть в городах и вокруг них. «Мы перенастроили датчики для городской среды, — говорит Картледж. Это потребовало разработки алгоритмов для учета того, как городские пейзажи отклоняют или поглощают различные типы волн, например, и фильтрации шума от таких источников, как метро, ​​вибрации которых могут мешать интерпретации вибраций от детонации.

Mighty Sabre решил проверить способность Discreet Oculus определять тип бомбы при внезапной атаке. Предпосылка учений заключалась в том, что бомба была изъята из арсенала США и взорвана. «Мы привлекли разработчиков оружия, чтобы посмотреть, что это будут за сигналы, — говорит Почет.В конце 2013 года несколько десятков экспертов начали составлять профиль радиоактивных осадков и моделировать, как волны будут распространяться и затухать в реальном городе США. DTRA не скажет, какой это был город; Картледж называет его Готэмом. «Ни один город не хочет знать, что его использовали в качестве модели для ядерной атаки», — говорит он.

Основываясь на этих моделях, DTRA отправило данные, имитирующие то, что датчики Discreet Oculus записали во время взрыва, в Центр технических приложений ВВС на базе ВВС Патрик во Флориде, который распространил их среди четырех групп экспертов из центра и национальных лабораторий США. «Мы сказали: «Вот данные, идите и проведите анализ», — говорит Картледж. Задача состояла в том, чтобы идентифицировать бомбу, и время было решающим фактором. «В реальной жизни, — говорит Почет, — мы бы работали на время, стараясь не отставать от цикла новостей». Учения длились 25 дней; все четыре команды поняли это, говорит Картледж. Он не уточняет, как быстро, но говорит: «Нам нужно быть быстрее».

DTRA УЖЕ УСТАНОВЛЕН Незаметный Oculus в нескольких городах США, где массивы проходят тестирование. Ожидается, что они будут введены в эксплуатацию и переданы ВВС США в 2018 году. DTRA также начала работу над портативной версией под названием Minikin Echo, которую можно будет использовать для таких мероприятий, как Олимпийские игры.

Хотя криминалисты после детонации вполне могут выявить конструкцию бомбы, само по себе это знание не всегда разоблачит преступника. Урановая бомба, запускаемая из пушки, например, может быть изготовлена ​​любой террористической группировкой со скромным технологическим опытом, такой как группировка «Исламское государство», при условии, что они могут завладеть несколькими килограммами высокообогащенного урана. Вот «где на помощь приходит информация», — говорит Холл. Но чтобы иметь шанс раскрыть детали ядерной атаки, следователи должны заложить научную основу, надеясь, что она никогда не понадобится.