Kernproeven geologie demping veiligheid

Het rapport van de US Geological Survey

GEEN CLASSIFICATIE NR. 01-28

Beperkingen in verband met de techniek en de geologie met betrekking tot de haalbaarheid van ondergrondse kernproeven in grote grotten met explosie-demping (decoupling).

Dr. William Leith
US Geological Survey Reston, Virginia 20192

Amerikaanse ministerie van Binnenlandse Zaken

Analyse van geologische vragen

Tot erg recent kon dit rapport worden gedownload van de publicaties van de USGS-website (US geological Survey) op de volgende locatie:

http://geology.er.usgs.gov/eespteam/pdf/USGSOFR0128.pdf

Dit rapport bestaat niet meer, zelfs niet in de databanken van de USGS (http://search.usgs.gov/).

Een back-up is hier beschikbaar: http://membres.lycos.fr/atar/Archives/Report01_28.pdf** **

We moeten deze noodzakelijke back-up aan de voorzichtigheid van Christophe Giudicci te danken, die de bestaansmogelijkheid ervan had ontdekt. Het is een sleutelstuk van het dossier "geheime kernproeven". Dit dossier is ingeleverd bij de rechter tijdens het beroep in het begin van 2003, waarin ik tegen Antoine Giudicelli stond, waarna ik veroordeeld werd tot schadevergoeding. Ik heb het uitgebreid besproken tijdens de zitting toen de rechter "tot de kern van de zaak wilde komen". Het is niet genoemd in het vonnis. Zie ook de opmerkingen over het vonnis.

Hieronder een korte overzicht van de inhoud van dit rapport.

**Voorlopige werkzaamheden. **

Tijdens de 40 jaar ervoor heeft het Amerikaanse Bureau voor Geologische Toezicht zijn inspanningen gericht op het controleren van kernproeven wereldwijd en het zorgen dat de betreffende verdragen werden nageleefd.

• Systeem voor detectie van kernexplosies - Effecten op de aardoppervlakte en het milieu, vooral voor proeven buitenlandse landen. Locatie van proeven

• Beoordelingen van zogenaamde "kernproeven ten behoeve van vreedzame doeleinden.

• Vergelijkende studies van de seismische effecten van kernexplosies en die van natuurlijke seismische activiteit en mijnbouwgerelateerde explosies.

• Inmenging en deelname aan het opstellen van verdragen tot beperking van kernproeven.

• Aanleg van seismologische databanken om de detectie van kernexplosies te vergemakkelijken - onderscheid tussen kernexplosies en aardbevingseffecten

• Studies over de demping van golven in de aardkorst

• Studie van de natuurlijke dempingscapaciteit van poroze grondlagen, op verschillende diepten (Matzko, 1995)

• Natuurlijke grotten die geschikt zijn voor het plaatsen van dempingsapparatuur, met name zoutdomeinen of lagen waar zout in laagvorm voorkomt of zones die geschikt zijn voor het aanleggen van grote ondergrondse grotten.

Een dempingsscenario (decoupling)

Een van de obstakels van de verdragen tot niet-uitbreiding van kernwapens (Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty of CNTB) is de mogelijkheid om te beoordelen of landen in staat zijn om geheime proeven uit te voeren, dat wil zeggen die ontsnappen aan de gebruikelijke detectiesystemen. Onder de verschillende mogelijke scenario's, noemen we:

• Een kernlading ontploffen in de ruimte
• Tijdens een aardbeving - In een omgeving met natuurlijke demping - In een zeegebied ver van de kust - In de aardatmosfeer wanneer deze sterk bewolkt is - De detectie vermijden door de ladingen in voldoende grote grotten te ontploffen op een geschikte diepte.

Alle deze methoden zijn uitgebreid bestudeerd en er zijn veel artikelen geschreven over het onderwerp (Herbst en Werth 1980, Glenn en Goldstein 1994, Sykes, 1995, Linger en Al. 1995).

Sinds de methode van demping door ontploffing in een grot is voorgesteld door Albert Latter in 1959 (Latter en Al.1961) is er veel werk gedaan om dit fenomeen theoretisch te modelleren. De VS en de USSR hebben proeven gedaan in dempingsomstandigheden zoals vermeld in de papers van Springer en Al. 1968, Murphy & Al. 1995, Reinke, 1995.

In 1988 kwam men tot de conclusie dat een monitoring mogelijk was voor explosies boven de 10 kilotonnen en dat met dergelijke krachten geen methoden beschikbaar waren om het seismische signaal te elimineren.

Onder een tot twee kilotonnen kwam men tot de conclusie dat explosies konden worden uitgevoerd in overtreding van de verdragen in omgevingen zoals graniet, alluvia of zoutlagen en dat in deze omstandigheden geen betrouwbare methoden beschikbaar waren om zulke proeven met de huidige technologie te detecteren.

Tussen deze twee domeinen (ladingen boven de tien kilotonnen of onder de één kilotonne ligt een gebied waarin, indien dempingstechnieken worden toegepast, de detectie problematisch blijft.

Het doel van dit artikel is om de dempingstechnieken te bespreken door ladingen in grotten te ontploffen (Sykes, 2000). Deze overzichtsverklaring verwijst naar luchtvullende grotten. Maar andere dempingstechnieken zijn ook onderzocht. Er is ook gekeken naar poroze, luchthoudende materialen die kunnen instorten tijdens de explosie en zo energie kunnen absorberen. Het is aangetoond dat er kernproeven ondergronds kunnen worden uitgevoerd in luchthoudende gesteenten waarvan de porositeit 5 tot 20% bedraagt. Er zijn regio's, zoals het Kalahari, waar de porositeit boven de 20% kan liggen.

Hieronder staan de criteria die het mogelijk maken om geheime kernproeven uit te voeren.

• Het seismische signaal moet onder de detectie drempel van de monitoring apparatuur liggen.
• De diepte waarop het test wordt uitgevoerd moet voldoende zijn om de radioactieve producten na de explosie te beperken, zodat de detectiesystemen voor radioactieve producten het fenomeen niet kunnen onthullen, door het te onderscheiden van natuurlijke signalen. - De locatie van de proef moet onzichtbaar blijven voor satellietwaarnemingen.

Demping in ellipsvormige grotten

Amerikanen en Sovjet-Unie hebben veel proeven uitgevoerd met krachtige chemische explosieven in grotten waarvan de lengteverhouding 4:1 was. In de Sovjet-Unie werden deze proeven in 1960 in Kirgizië uitgevoerd. Vergelijkbare proeven werden in 1994 in Magdalena, New Mexico uitgevoerd. Deze proeven werden uitgevoerd om te controleren of de voorspellende modellen correct waren.

Dempingsfactor in zout en graniet.

Volgens een rapport uit 1988 van de OTA geven de diameter van sferische grotten in zout van 25 meter en in graniet van 20 meter, die voldoende demping kunnen bieden voor ladingen van één kiloton, de diepte waarop de ladingen werden aangestoken was 825 meter. Sykes (1995) stelt dat deze waarderingen moeten worden herzien, maar deze wijzigingen blijven klein en deze waarden kunnen als betekenisvol worden beschouwd.

De omgevingen bij het aanleggen van een ondergrondse grot.

De techniek van demping van explosies in grotten vereist vrij grote aanpassingen zonder steunbalken. Om met de minimale kans op detectie te werken, moeten de volgende overwegingen worden gemaakt:

• Geologische studie van de omgeving.
• Beschikbaarheid van voorgaande gegevens over de haalbaarheid van de operatie in zo'n grond. - Gegevens over de stabiliteit van de grond. - Efficiëntie van de demping - Kenmerken van het probleem van het afsluiten van de reactieproducten
• Discreetheid van de werkzaamheden - Kosten

Aanleg van grotten in zout

Zoutlagen op matige dieptes (100-1500 meter) bieden ideale eigenschappen zowel voor demping als afsluiting, vanwege de rheologische eigenschappen van zout. In feite blijft zout compact ten opzichte van korte belastingen, terwijl het op lange termijn plasticiteit en ondoorlaatbaarheid biedt. De VS en de USSR hebben ondergrondse kernproeven uitgevoerd met een lage signatuur in grotten gemaakt in zout, met krachten van 10 kiloton. In 1999 concludeerden Davis & Sykes dat deze methode van ontploffing in zout de meest geschikte manier is die een land kan gebruiken om geheime ondergrondse kernproeven uit te voeren.

De olie- en energie-industrieën hebben duizenden grotten van dit type gegraven om de opslag van fossiele brandstoffen zoals ruwe olie, propaan, butaan, ethyleen en ook compressie lucht te waarborgen. Volgens Kedrovskiy, 1974, heeft de Sovjet-Unie ook veel grotten van dit type gemaakt met behulp van kernexplosies.

Hoewel er veel zoutlagen in de wereld zijn, zijn degenen met voldoende dikte beperkt. Deze zoutlagen zijn vaak opgenomen in calciumcarbonaatlagen (CaCO3), gipslagen (Ca5O4*2 H2O) en anhydriet (sylviet). Normaal zout is NaCl (natriumchloride). Zoutlagen hebben diktes van enkele meters tot honderden meters. Er zijn ook zogenaamde zoutdomeinen.

(...)

Bouwtechnieken. Grotgrootte... Stabiliteit..

Locaties met dikke zoutlagen:

China Veel Frankrijk Veel India Beperkt tot de regio Kumaun. Diepte en dikte onbekend Iran Veel Irak Veel Israel Beperkt tot een klein aantal locaties rond de Dode Zee. Dikte en diepte onbekend. Libyen Beperkt tot het noordoosten van het land, grens met Tunesië. Dikte en diepte onbekend. Crete Geen gegevens Pakistan Beperkt tot de regio Sargodha Rusland Veel Engeland Beperkt USA Veel

Grotten in zoutdomeinen met een volume van twee miljoen kubieke meter zijn zeldzaam, maar het is opmerkelijk dat kunstmatige grotten van 17 miljoen kubieke meter zijn gegraven.

Hieronder staan de gegevens over de nodige diameter voor verschillende ladingwaarden:

Lading Straal voor totale demping Volume 1 kT 25 m 65.500 m3 5 kT 43 m 333.000 m3 etc.

Kosten van de bouw.. .......

Bouw van grotten in harde gesteenten

Veel sferische grotten zonder ondersteunende steunen, met een diameter van 30 meter, zijn gebouwd.

De gegevens over grote grotten zijn in Frankrijk gepubliceerd door Duffaut in 1987.

De records inzake het graven (vermeld in het artikel) geven afmetingen van tot 70 meter. De grootste natuurlijke grot heeft een afmeting van 400 meter en bevindt zich in Indonesië. In Frankrijk is er een grot van 230 meter breed en met een totaal volume van elf miljoen kubieke meter.

...de volgende pagina's verwijzen naar de haalbaarheid van het graven van grotten in verschillende materialen. Er zijn gespecialiseerde machines, de zogenaamde "Djumbo", die speciaal zijn ontworpen om deze gravingen uit te voeren. Het rapport bevat ook hier de gegevens, diameter, volume, van grotten die moeten worden aangelegd in harde gesteenten om volledige demping te bereiken.

20 meter voor een lading van één kiloton

Er volgen overwegingen over de afsluiting van de kernreactieproducten en een herinnering aan de uitgevoerde kernproeven (tabel 6) met de krachten, datum, type grond, diepte.

Vervolgens worden benaderende formules gegeven die de diepten bepalen waarop de schoten moeten worden uitgevoerd. Andere overwegingen over de afsluiting.

....

Franse proeven :

De gegevens over de Franse proeven worden herhaald. De schietdiepten zijn waarden die zijn gereduceerd tot de lading in kiloton, dus gegeven in

Meters x (kracht in kiloton)1/3

Bij 140 proeven in de Stille Oceaan, werden 121 (86%) niet gevolgd door uitstoot.

In 8,4% van de gevallen (de rest van de proeven) is een kanaal gevormd, veroorzaakt door het instorten van de grot gemaakt door de explosie.

Uitleg: de explosie van de lading, wanneer men werkt in een niet vooraf aangepaste volume, wanneer men niet systematisch de discreetheid zoekt, verbrandt de wanden. Voor een lading van één kiloton ontstaat er een kamer rond de container met de bom die niet meer dan enkele tientallen kubieke meters overschrijdt. Dit volume wordt vervolgens gevuld met zeer heet gas onder zeer hoge druk. Een deel kan dan in de omgeving diffunderen, afhankelijk van de porositeit. Vervolgens koelt het gas af en "trekt" het dan naar de gesteenten, veroorzakend een instorting die omhoog gaat. Dit fenomeen creëert (in de woestijn van Nevada) de kenmerkende kuipen boven de epicentra van de explosies. In alluviale grond is deze instorting geen probleem. Bij de Franse proeven is deze instorting in 8,4% van de gevallen opgetreden, vergezeld van een fracturatie die mogelijk een uitstroom van tritium, stronium en cesium radioactief in de kalkgesteenten en zee water kan veroorzaken. Voor vier andere proeven (3%) werd tritium gevonden in de kalklaag, ook al bereikten de afvoeren de oppervlakte niet.

Discussie :

Boven de 10 kilotonnen...

....... (niet van belang)

Minder dan een kiloton :

Men kan volledige demping van explosies met maximaal deze kracht verkrijgen, mits men werkt in grotten met een diameter van :

25 meter in zout

20 meter in harde gesteenten

Een groot aantal van dergelijke grotten bestaat of is gemaakt in veel landen over de hele wereld. Hun aanleg poseert geen onoverkomelijke technische problemen en deze werkzaamheden blijven van een zeer matige kostenverhouding ten opzichte van de kosten van het kernwapenprogramma zelf.

Dan komt het probleem van de afsluiting naar voren. Het beste resultaat wordt verkregen met zout. Vervolgens is het afhankelijk. Bij harde gesteenten kunnen goede resultaten worden behaald in de afsluiting, mits men voorzichtig is bij het kiezen van de locatie, het type gesteenten en de diepte. Men kan ook de effectiviteit van de grot testen door een chemische lading te ontploffen voor de nucleaire explosie en zo de dichtheid te controleren. Dit is gedaan tijdens de ontwikkeling van de technieken van geheime kernproeven in Nevada. De locatie van deze ondergrondse kernproeven moet gekozen worden om de mogelijkheden van detectie door seismografen te minimaliseren (een regio met relatief sterke seismische activiteit zal het signaal beter kunnen verbergen in het lokale achtergrondruis).

Explosies met volledige demping (fully decoupled) met ladingen onder de kiloton zullen signalen opleveren met een seismische magnitude onder de 2,6 m b

Opmerking: Een activiteit van het ontploffen van een gang in Gardanne op een diepte van duizend meter geeft signalen met een magnitude van 3. Dus, als er geheime kernproeven zijn geweest, zou hun seismische signatuur kunnen worden geïdentificeerd als deze soort activiteit. In conclusie, voor alle landen in het noordelijk halfrond zou een gebeurtenis met zo'n lage magnitude volledig onopgemerkt blijven voor het internationale waarnemingsysteem (CTBT).

Ladingen boven de 10 kT

...niet van belang

Verduistering, bedrog, ontkennende houding.

**Door te werken in een regio met mijnbouwactiviteit, is het mogelijk om signalen toe te rekenen aan normale mijnbouwactiviteit met overtuigende verklaringen. **Als men werkt in grotten die mogelijk zijn gebruikt voor ondergrondse opslag, in zoutmijnen, dan zal de gehele oppervlakteinfrastructuur natuurlijk de activiteiten camoufleren. Als de grot gevuld is met vloeistof, kan het pompen onopgemerkt blijven. Na een geheime ondergrondse kernproef kan de zwakke uitstraling worden toegeschreven aan een explosie die gerelateerd is aan geofysische exploratie, het instorten van grotten of de natuurlijke seismische activiteit van het gebied (zie Leith & Simpson, 1986).

Op dezelfde manier kunnen geheime ondergrondse kernproeven worden uitgevoerd in een mijn in harde gesteente door de signalen toe te rekenen aan de mijnbouwactiviteit zelf. De meeste landen die mogelijk betrokken zijn bij de verspreiding van kernwapens zijn bekend om hun reguliere mijnbouwactiviteiten (behalve Pakistan).

Explosies gerelateerd aan mijnbouwactiviteiten die overeenkomen met duizend ton TNT zijn zeldzaam. Toch kunnen in sommige regio's explosies die betrekking hebben op het breken van gesteenten op grote diepte signalen opleveren die de magnitude 5 overschrijden, zodat deze signalen kunnen worden verward met die van gedeeltelijk gedempte kernexplosies van tien kiloton of meer.

Het wordt dan zeer problematisch om het verschil te maken tussen signalen die overeenkomen met normale mijnbouwactiviteit, die vaak een magnitude van 3 of 4 bereiken, en die van een geheime gedempte kernexplosie met een magnitude van 3.

**Wanneer men werkt in graniet, voor ladingen van 1 tot 10 kT is aangetoond dat de magnitudes variëren tussen 2 en 3,5, de waarde afhankelijk van het tektonische milieu. In deze omstandigheden kunnen deze gebeurtenissen of niet worden gedetecteerd door het waarnemingsysteem van het noordelijk halfrond. Bovendien kan het verkregen signaal niet worden geïdentificeerd (...) **

Algemene conclusie : (...)

Onder de 10 kilotonnen ligt het seismische signaal van ondergrondse kernexplosies in geschikte sferische grotten tussen de magnitude 3 en de magnitude 3,5. Voor ladingen rond de kiloton is het signaal van magnitude 3. ..

Ons commentaar :

Volgens de conclusies van dit rapport is het dus niet nodig om ingewikkelde technieken te bedenken om het signaal van een ondergrondse explosie van een lading van één kiloton TNT (de "kleine" kernladingen voor verval kunnen worden gebruikt als energiebron voor elektromagnetische wapens, intensief ontwikkeld op dit moment). Het voldoet dat de lading ontploft in een voldoende grote sferische grot. In harde gesteenten moet de diameter 20 meter zijn en in zout 25 meter. Het graven van zo'n grot stelt geen technische problemen. De uitbarsting van het gas dat vrijkomt bij de explosie, een heet plasma, is dan voldoende effectief om de trillingen die het omringende vaste materiaal ondergaat te verminderen, zodat het seismische signaal slechts een magnitude 3 bereikt, wat volledig compatibel is, bijvoorbeeld, met normale mijnbouwactiviteit (ontploffing van gaten). Met andere woorden: op basis van beschikbare seismische gegevens zou het onmogelijk zijn om onderscheid te maken tussen geheime ondergrondse kernproeven en normale mijnbouwactiviteit.

Andere dempingstechnieken kunnen worden gecombineerd. Aangezien de primaire energie van een elektromagnetische wapen die van een "kleine atoombom" is, zou een groot deel van deze energie omgezet worden in elektromagnetische energie, waardoor dit systeem "nauwelijks op te sporen is per definitie", de uitgezonden elektromagnetische energie is niet op te sporen op voldoende diepte.

Concluderend, kan Frankrijk zeer goed een onbepaald aantal ondergrondse kernproeven hebben uitgevoerd op een typische diepte van duizend meter, gericht op de ontwikkeling van elektromagnetische wapens aangedreven door lage kracht atoombommen, en dat dit vrijwel onopgemerkt zou zijn gebleven.

terug naar nieuwigheden terug naar gids Aantal bezoeken sinds 29 september 2003 :