Estimering av fissilt materiale i kjernevåpen basert på passive gamma- og nøytronmålinger

Abstract

Verifiserbar kjernefysisk nedrusting antas å forutsette at våpeninspektørene kan etablere et estimat av massen av fissilt materiale i de våpen som presenteres for demontering. Usikkerhet med hensyn til fotondempningen i barrierene som omgir våpenkjernen (eksplosiv, reflektor, fordemning) gjør at anslag over mengden fissilt materiale først blir realistiske når målinger utføres på den nakne våpenkjernen. For aktuelle gammalinjer gir målinger et godt estimat av radien i kuleskallet av det fissile materialet, i tillegg til relativ isotopsammensetning. Kombinerte gamma- og nøytronmålinger gir i tillegg et presist estimat for massen av både Pu-239 og Pu-240. Kombinerte gamma- og nøytronmålinger kan dessuten benyttes til å fastlegge geometrien av våpenkjernen, dvs. dens ytre radius og skalltykkelse, forutsatt at det fissile materialet har en sfærisk skallgeometri. Forslag til algoritme for informasjonsbarrieren i et deteksjonssystem er gitt basert på forutsetningen om enten rene gammamålinger eller kombinerte gamma- og nøytronmålinger. Algoritmen inneholder også elementer for å motvirke eventuelle forsøk fra våpeneiers side på å villede våpeninspektørene ved at det presenteres fissilt materiale som ikke stammer fra en reell våpenkjerne.

Verifiable nuclear disarmament may involve assessment of the amount of fissile material in the weapons presented for dismantlement. Large uncertainties in the amount of material, and hence in photon attenuation, in the various barriers surrounding the weapon pit lead to the conclusion that passive gamma observations should be performed on the naked pit only. In this case, passive gamma ray observations will provide a good estimate of the outer radius of the spherical shell of fissile material. Due to uncertainties in the shell thickness, mass cannot be ascertained with similar precision. Passive gamma observations also provide a good estimate of isotopic ratios. Combined gamma and neutron measurements provide a good estimate for the mass of both Pu-239 and Pu-240 when isotopic ratios are established. Combined measurements may also provide weapon design information in the case of a spherical geometry, i.e. both radius and thickness of the shell. Proposed algorithms for an Information Barrier system are given, depending on the type of passive measurements performed. The algorithms also include elements aimed to counter possible attempts to deceive the weapon inspectors.