지하 핵폭발에 적용할 수 있는 지연된 가스 신호의 지하 수송 프로세스 평가

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13169(2022) 이 기사 인용

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지하 핵폭발(UNE)에서 발생하는 방사성 가스 신호는 지하에서 발생하는 가스 이동 과정으로 인해 발생합니다. 이 연구에서 고려된 공정은 폭발 공간에서 가스의 상향 이동을 유도하거나 지연시킵니다. 이러한 프로세스의 상대적 중요성은 원래 UNE에서 전송의 일부 측면을 연구하기 위해 고안된 다중 추적자 Noble Gas Migration Experiment(NGME)에 대한 이중 투과성 매체에서 지하 운송을 시뮬레이션하여 평가됩니다. 이 실험에서 관련 구동 프로세스에는 지열 구배에 의해 구동되는 약한 2상 대류, 폭발 공간의 과도한 압력 및 기압 펌핑이 포함되며, 가스 흡착, 용해, 방사성 붕괴 및 일반적으로 확산은 지연 프로세스를 나타냅니다. 결정론적 시뮬레이션을 통해 우리는 기압 펌핑과 결합된 폭발 후 굴뚝의 과도한 압력이 표면에 도달하는 추적 가스를 증폭시키는 시너지 효과를 생성한다는 것을 발견했습니다. 경계 시뮬레이션은 수송을 지연시키는 경향이 있는 가스의 흡착 및 용해가 이전 실험실 연구에서 예상한 것보다 훨씬 작다는 것을 나타냅니다. NGME 관찰 자체는 Sobol의 민감도 분석과 일치하는 추적 가스 흡착 및 용해의 결합 효과보다 가스 확산도의 차이가 상향 이동에 영향을 미치는 데 더 큰 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 결정론적 시뮬레이션과 운송 관련 특성의 매개변수적 불확실성을 고려하는 시뮬레이션 모두 작은 부피 샘플에서 포착할 수 있는 \(^{127}\)Xe에 비해 SF\(_6\) 농도 초과가 훨씬 작아야 한다고 예측합니다. 현장에서 채취한 대용량 가스 샘플에서 발견된 크기 대비. 대용량 지하 가스 샘플의 추출은 현장 가스 조성을 왜곡할 수 있는 것으로 나타났지만 SF\(_6\)의 폭발 공동 내 주입 속도는 \(^{127}\)Xe에 비해 매우 다양합니다. 현장 실험이 시작될 때 관찰된 농도의 큰 차이에 대한 가장 그럴듯한 설명은 다음과 같습니다.

지하 핵폭발(UNE)에서 감지 가능한 가스 방출은 일반적으로 신속하거나 지연되는 것으로 특징지어집니다. 신속한 환기는 폭발 공간을 둘러싼 격리 구역의 거의 즉각적이고 주요한 고장으로 인해 폭발 공간에서 가스가 빠르고 집중적으로 빠져나가는 결과로 발생합니다. 대조적으로, 지연된 릴리스는 UNE 이후 며칠에서 몇 달 동안 탐지 가능한 서명을 생성하지 못할 수 있습니다. 폭발 후 거의 두 달 후에 북한 2013 UNE에서 대기 가스가 출현할 것이라는 가설에 따라 터널을 열거나 폭발 공간으로 다시 굴착하는 등의 시험장 작업은 지연 방출의 한 유형을 나타냅니다. 본 연구의 주제인 다른 유형은 폭발 공간에서 적절한 격리 구역을 가로질러 가스가 점진적이고 주로 균열 네트워크 기반으로 이동하여 표면의 넓은 영역으로 방출되는 결과입니다1,3, 4. 무엇보다도 UNE 현장의 지질학적 특성, 폭발 깊이, 핵 생산량 및 대기압 기록에 따라 표면에서의 이러한 지연된 방출은 잠재적으로 주어진 거리에서 수십에서 천 킬로미터 이상 떨어진 곳에서 탐지 가능한 대기 신호를 생성할 수 있다고 예측되었습니다. 현재 방사성 크세논 분석 민감도5. UNE의 대기 식별을 위한 신속한 환기 외에도 탐지 가능한 방사성 크세논 방출의 가능한 모드를 나타내는 것 외에도, 광범위한 지역 및 지연된 서명에 대한 지역 대기 모니터링의 가능성은 또한 폭발 현장을 보다 효율적으로 찾기 위한 도구로 사용하는 것을 제안합니다. 포괄적 핵실험 금지 조약(CTBT)의 제안에 따라 현장 사찰이 수행되었습니다.