新核取證：出于安全目的的核材料分析

目錄
前言
致謝
作者簡介
縮略語對照表
術語表
第1章 引言 1
1.1 國家安全政策與核材料分析 1
1.2 核取證分析作為一個統(tǒng)稱術語 3
1.3 核取證分析的應用及目的 5
第一篇 核取證方法
第2章 核取證分析過程 9
2.1 樣品采集與分類 10
2.1.1 樣品采集 10
2.1.2 樣品分類 12
2.2 樣品表征 14
2.2.1 材料表征 14
2.2.2 測量技術及設備 15
2.3 核取證解譯 18
2.3.1 指紋特征 18
2.3.2 解譯過程 19
2.3.3 圖書館、數(shù)據(jù)庫和檔案 20
第3章 無機質(zhì)譜：一種破壞性核取證分析工具 26
3.1 熱電離質(zhì)譜 27
3.1.1 原理與概述 27
3.1.2 TIMS在核取證中的應用 28
3.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜 29
3.2.1 原理與概述 29
3.2.2 測定元素組成和雜質(zhì) 31
3.2.3 利用多接收ICP-MS測定同位素比值 34
3.2.4 ICP-MS在核取證中的應用實例 36
3.3 二次離子質(zhì)譜 37
3.3.1 原理與概述 37
3.3.2 利用SIMS進行鈾顆粒物分析的經(jīng)典的保障監(jiān)督應用 37
3.3.3 SIMS分析在取證應用中的實例 39
3.4 其他質(zhì)譜技術 41
3.4.1 共振電離質(zhì)譜 41
3.4.2 加速器質(zhì)譜 43
第4章 γ能譜測量：一種非破壞性核取證分析工具 45
4.1 γ能譜測量原理 45
4.1.1 γ能譜測量的物理學基礎 45
4.1.2 電磁輻射與物質(zhì)的相互作用 45
4.1.3 測量原理 46
4.2 γ能譜測量裝置 47
4.3 γ探測器的能力、要求和限制 51
4.3.1 峰寬的解析 53
4.3.2 測量時間 54
4.3.3 本底輻射 55
4.4 γ能譜測量的特殊應用 56
4.4.1 機載測量及與空氣有關的測量 56
4.4.2 水下測量 57
4.4.3 地下實驗 57
第5章 樣品特征與核取證指紋特征 58
5.1 物理特征與指紋特征 58
5.1.1 金屬鈾和钚 58
5.1.2 燃料芯塊 59
5.1.3 與核燃料循環(huán)相關的粉末和液體 63
5.2 化學特征與指紋特征 64
5.2.1 鈾化合物 64
5.2.2 钚化合物 68
5.2.3 燃料循環(huán)中常見的非核化學品 68
5.3 元素特征與指紋特征 69
5.4 同位素特征與指紋特征 71
5.4.1 钚同位素 71
5.4.2 鈾同位素 75
5.4.3 其他重要的穩(wěn)定同位素比 79　　
第6章 核爆炸爆后環(huán)境的放射性核素特征 83
6.1 對人體的輻射劑量 84
6.2 源自廢棄地下核試驗場的核素 85
6.3 與《全面禁止核試驗條約》核查相關的顆粒狀放射性核素 87
6.3.1 第1類：殘余燃料 90
6.3.2 第2類：燃料的非裂變反應產(chǎn)物 92
6.3.3 第3類：裂變產(chǎn)物 93
6.3.4 第4類：非燃料炸彈材料的活化產(chǎn)物 94
6.3.5 第5類：地下核爆炸堵塞(回填)材料及圍巖中的活化產(chǎn)物 94
6.3.6 第6類：近地大氣層核爆炸的地面活化產(chǎn)物 95
6.3.7 第7類：水下或近海面核爆炸周圍海水中的活化產(chǎn)物 95
6.3.8 第8類：大氣層核爆炸周圍空氣中的活化產(chǎn)物 95
6.3.9 第9類：源自中子注量探測器的活化產(chǎn)物 96
6.3.10 第10類：添加指示劑 96
6.3.11 開列《全面禁止核試驗條約》相關顆粒狀核素的*終清單 96
6.4 與《全面禁止核試驗條約》國際監(jiān)測系統(tǒng)相關的惰性氣體放射性核素 102
6.5 與現(xiàn)場視察相關的顆粒狀核素和氣體核素 103
第二篇 核取證實踐
第7章 核取證分析起源Ⅰ：美國和蘇聯(lián) 109
7.1 美國核取證的起源 109
7.1.1 批量環(huán)境樣品分析的第一步 110
7.1.2 旨在檢驗美國核爆炸的環(huán)境取樣 112
7.1.3 探測和分析蘇聯(lián)首次核試驗的碎片 117
7.2 蘇聯(lián)首例核取證分析 120
7.2.1 分析蘇聯(lián)本國的核試驗碎片 120
7.2.2 分析美國的核試驗碎片 123
第8章 核取證分析起源Ⅱ：瑞典的核武器碎片分析 128
8.1 核裂變和活化產(chǎn)物放射性核素的遠程探測 129
8.1.1 分凝 133
8.1.2 熱粒子研究 134
8.2 探測大氣層核試驗 135
8.2.1 大氣層核試驗(1958～1963年) 135
8.2.2 中國大氣層核試驗(1964～1980年) 136
8.2.3 法國大氣層核試驗(1966～1974年) 137
8.3 瑞典放射性核素核查系統(tǒng)的發(fā)展(1963年之后) 139
8.4 瑞典對地下核爆炸放射性泄漏的探測 142
8.5 瑞典將核取證用于非核爆炸事件 145
8.6 對《全面禁止核試驗條約》的影響 146
第9章 核取證分析的應用 148
9.1 《不擴散核武器條約》核查 148
9.1.1 伊拉克人質(zhì)衣物上的鈾顆粒物 148
9.1.2 伊拉克的交叉污染問題 151
9.1.3 對伊拉克水路的取樣 154
9.1.4 核查伊朗向IAEA申報的鈾顆粒物分析 156
9.2 《裂變材料禁產(chǎn)條約》核查 158
9.2.1 通過測定钚齡核查朝鮮的初始申報 158
9.2.2 測定反應堆的钚生產(chǎn)及運行歷史 159
9.2.3 通過環(huán)境取樣進行遠程核查 161
9.3 核爆炸爆后分析 162
9.3.1 2006年、2009年和2013年朝鮮核試驗 162
9.3.2 分析美國1954年“喝彩城堡(Castle Bravo)”熱核試驗的碎片 168
9.4 打擊非法核交易 173
9.4.1 在匈牙利截獲的燃料芯塊：背景 174
9.4.2 燃料芯塊的表征 174
9.4.3 表征結(jié)果的解譯 176
附錄A 與測量相關的基本事實和定義 179
A.1 術語及定義 179
A.1.1 準確度與精確度 180
A.1.2 被測量的基本方面 180
A.1.3 統(tǒng)計分布 181
A.1.4 測量誤差 182
A.2 被測量評定 183
A.2.1 假設檢驗 184
A.2.2 確定判斷限和探測限 184
A.2.3 測量的置信區(qū)間 185
A.2.4 定量分析和定量限 186
A.3 在計數(shù)測量中的應用 186
附錄B 瑞典對中國大氣層核試驗的探測 188