在2016年,一部以林俊德院士为原型的电视剧《马兰谣》首播,该剧再现了我国第一次地下核试验的那段历史。

  

  地下核试验示意图

  地下核试验,是将核武器在地下一定深度进行爆炸的试验,一般分为平洞和竖井两种方式。它相比于大气核试验,优势之一是可以将放射性产物封闭在地下,从而避免污染大气环境。上世纪60年代,美苏英在签订《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验的条约》后,不断以反对“污染”大气层为借口施压我国停止核试验,妄图巩固核大国的垄断地位。在这样的情况下,开展平洞核试验就成了中国继续发展核武器的必由之路。

  平洞地下核试验

  因为大气核试验会让外国收集到放射性微尘,从而暴露我国核弹的装料和性能等机密数据,所以开展地下核试验优势之二便是有利于在技术上进行保密。1969年9月,为了保障国庆20周年庆祝活动的顺利展开,避免期间苏军发动突袭,我国决定实施第一次平洞地下核试验实施威慑。在这次平洞地下核试验中,程开甲设计的回填堵塞方案成功实现“自封”,不仅解决了大气层实验无法解决的许多核技术难题,也使我国核武器研制避免了可能出现的被动局面,从而打破了西方国家对“中国再过20年也掌握不了地下核试验技术”的妄想。

  地下核试验后的山崩地裂

  中国在1969年9月首次进行平洞核试验后,1978年10月又成功进行了首次竖井核试验。平洞核试验由于山体常常受限于埋设深度,一般很难进行大威力的核武器爆炸试验,而竖井核试验因为是把核武器吊放到竖井中爆炸,对核武器的爆炸威力一般没有什么限制,只需要根据爆炸威力钻掘到所需的深度进行试验即可。此外两种地下核试验的区别还在于,平洞核试验通常用来评估核爆产生的地面冲击和辐射等对军事设施的影响,而竖井核试验则常与开发新核武器有关。现在中国可以使用超级计算机进行核武器试验模拟,其实所用的原型数据基本都是利用原来的竖井核试验采集的。

  内华达核试验场的凹陷

  竖井核试验通常会在地下形成“碎石竖洞”或碟状沉降坑,而核爆炸所产生的放射性物质则大多会被保留在地下。一般竖井核试验会选在冲积岩或凝灰岩这种多孔性的地层中进行,因为凝灰岩在高温高压下容易生成硅酸盐玻璃体,能很好地捕获核素,而且不容易造成地下水污染,另外凝灰岩质地松软也易于凿开,比如美国内华达核试验场就属于凝灰岩地质,也就是我们在沙漠中看到的一个个凹陷的大坑。原本按照程开甲的设想,中国的竖井核试验也会选在凝灰岩地质中进行。但由于中国核试验场的凝灰岩都是在三四亿年以前形成的,十分致密坚硬(内华达的凝灰岩是在几百万年前形成的,较为松软),不适合作为竖井核试验场区,中国最终改选花岗岩作为竖井核试验的试验介质。

  我们的核试验地点

  大型钻井机

  由于花岗岩过于坚硬,大型钻井机也成为了中国成功进行竖井核试验所必不可少的设备。以我国竖井核试验场——新疆罗布泊西北的辛格尔地区为例,该地下存在坚硬的花岗岩地层,靠普通人工方法是根本不可能打出深度近千米、直径3米左右的竖井的。因此只有靠动用大直径和能钻动花岗岩的钻井机,竖井核试验才能成功进行。1975年4月,中国兰州石化厂总装的大型钻井机在辛格尔核试验场的花岗岩地层中钻出了一个深323米、直径2.5米的第一口竖井,之后第二年9月又在该地钻成了一个深256.7米、直径2.5米的第二口竖井,从而为1978年10月14日成功进行第一次地下花岗岩竖井核试验打下了基础。

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