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(jiǎn)介
縮略語(yǔ)對(duì)照表
術(shù)語(yǔ)表
第1章 引言 1
1.1 國(guó)家安全政策與核材料分析 1
1.2 核取證分析作為一個(gè)統(tǒng)稱(chēng)術(shù)語(yǔ) 3
1.3 核取證分析的應(yīng)用及目的 5
第一篇 核取證方法
第2章 核取證分析過(guò)程 9
2.1 樣品采集與分類(lèi) 10
2.1.1 樣品采集 10
2.1.2 樣品分類(lèi) 12
2.2 樣品表征 14
2.2.1 材料表征 14
2.2.2 測(cè)量技術(shù)及設(shè)備 15
2.3 核取證解譯 18
2.3.1 指紋特征 18
2.3.2 解譯過(guò)程 19
2.3.3 圖書(shū)館、數(shù)據(jù)庫(kù)和檔案 20
第3章 無(wú)機(jī)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(yīng)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(cè)定元素組成和雜質(zhì) 31
3.2.3 利用多接收ICP-MS測(cè)定同位素比值 34
3.2.4 ICP-MS在核取證中的應(yīng)用實(shí)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(jìn)行鈾顆粒物分析的經(jīng)典的保障監(jiān)督應(yīng)用 37
3.3.3 SIMS分析在取證應(yīng)用中的實(shí)例 39
3.4 其他質(zhì)譜技術(shù) 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(cè)量：一種非破壞性核取證分析工具 45
4.1 γ能譜測(cè)量原理 45
4.1.1 γ能譜測(cè)量的物理學(xué)基礎(chǔ) 45
4.1.2 電磁輻射與物質(zhì)的相互作用 45
4.1.3 測(cè)量原理 46
4.2 γ能譜測(cè)量裝置 47
4.3 γ探測(cè)器的能力、要求和限制 51
4.3.1 峰寬的解析 53
4.3.2 測(cè)量時(shí)間 54
4.3.3 本底輻射 55
4.4 γ能譜測(cè)量的特殊應(yīng)用 56
4.4.1 機(jī)載測(cè)量及與空氣有關(guān)的測(cè)量 56
4.4.2 水下測(cè)量 57
4.4.3 地下實(shí)驗(yàn) 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(guān)的粉末和液體 63
5.2 化學(xué)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(jiàn)的非核化學(xué)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(duì)人體的輻射劑量 84
6.2 源自廢棄地下核試驗(yàn)場(chǎng)的核素 85
6.3 與《全面禁止核試驗(yàn)條約》核查相關(guān)的顆粒狀放射性核素 87
6.3.1 第1類(lèi)：殘余燃料 90
6.3.2 第2類(lèi)：燃料的非裂變反應(yīng)產(chǎn)物 92
6.3.3 第3類(lèi)：裂變產(chǎn)物 93
6.3.4 第4類(lèi)：非燃料炸彈材料的活化產(chǎn)物 94
6.3.5 第5類(lèi)：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(lèi)：近地大氣層核爆炸的地面活化產(chǎn)物 95
6.3.7 第7類(lèi)：水下或近海面核爆炸周?chē)Ｋ械幕罨a(chǎn)物 95
6.3.8 第8類(lèi)：大氣層核爆炸周?chē)諝庵械幕罨a(chǎn)物 95
6.3.9 第9類(lèi)：源自中子注量探測(cè)器的活化產(chǎn)物 96
6.3.10 第10類(lèi)：添加指示劑 96
6.3.11 開(kāi)列《全面禁止核試驗(yàn)條約》相關(guān)顆粒狀核素的*終清單 96
6.4 與《全面禁止核試驗(yàn)條約》國(guó)際監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)的惰性氣體放射性核素 102
6.5 與現(xiàn)場(chǎng)視察相關(guān)的顆粒狀核素和氣體核素 103
第二篇 核取證實(shí)踐
第7章 核取證分析起源Ⅰ：美國(guó)和蘇聯(lián) 109
7.1 美國(guó)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(yàn)美國(guó)核爆炸的環(huán)境取樣 112
7.1.3 探測(cè)和分析蘇聯(lián)首次核試驗(yàn)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(guó)的核試驗(yàn)碎片 120
7.2.2 分析美國(guó)的核試驗(yàn)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(yuǎn)程探測(cè) 129
8.1.1 分凝 133
8.1.2 熱粒子研究 134
8.2 探測(cè)大氣層核試驗(yàn) 135
8.2.1 大氣層核試驗(yàn)(1958～1963年) 135
8.2.2 中國(guó)大氣層核試驗(yàn)(1964～1980年) 136
8.2.3 法國(guó)大氣層核試驗(yàn)(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(duì)地下核爆炸放射性泄漏的探測(cè) 142
8.5 瑞典將核取證用于非核爆炸事件 145
8.6 對(duì)《全面禁止核試驗(yàn)條約》的影響 146
第9章 核取證分析的應(yīng)用 148
9.1 《不擴(kuò)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(wèn)題 151
9.1.3 對(duì)伊拉克水路的取樣 154
9.1.4 核查伊朗向IAEA申報(bào)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(guò)測(cè)定钚齡核查朝鮮的初始申報(bào) 158
9.2.2 測(cè)定反應(yīng)堆的钚生產(chǎn)及運(yùn)行歷史 159
9.2.3 通過(guò)環(huán)境取樣進(jìn)行遠(yuǎn)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(yàn) 162
9.3.2 分析美國(guó)1954年“喝彩城堡(Castle Bravo)”熱核試驗(yàn)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(cè)量相關(guān)的基本事實(shí)和定義 179
A.1 術(shù)語(yǔ)及定義 179
A.1.1 準(zhǔn)確度與精確度 180
A.1.2 被測(cè)量的基本方面 180
A.1.3 統(tǒng)計(jì)分布 181
A.1.4 測(cè)量誤差 182
A.2 被測(cè)量評(píng)定 183
A.2.1 假設(shè)檢驗(yàn) 184
A.2.2 確定判斷限和探測(cè)限 184
A.2.3 測(cè)量的置信區(qū)間 185
A.2.4 定量分析和定量限 186
A.3 在計(jì)數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用 186
附錄B 瑞典對(duì)中國(guó)大氣層核試驗(yàn)的探測(cè) 188