Underjordiska kärnvapenprov

Vid en kärnexplosion i underjorden så lär det bildas ett hål i bergrunden. Min undran är var de bergmassor blir av där hålet nu är? Förgasas de eller är det berget som tryck ihop?
Och, hur stort blir ett sådant hål?

En kärnvapenexplosion är för detta ändamål två saker. Delvis är det trycket. Jag vill minnas att en atombomb skapar en tryckstöt som inte är jättestor volymmässigt. Detta skapar ett vakuum runt explosionspunkten. Den shockvåg man ofta förknippar med kärnvapen är den som kommer från när detta vakuum kollapsar och drar in omgivningen igen. Tar man bara detta i åtanke kommer berget först spricka, sedan skjutas ut, sedan dras tillbaka. Detta skapar inte så mycket hålrum som så. Den pulveriserade berggrunden kommer inte ha några problem att fylla det hålrum som funnits.

Den andra aspekten vi behöver ha i åtanke är att den är varm, så det stämmer nog att en del av berget förångas. Eftersom berggrunder runt om den gasen kommer att krackelera kommer gasen förmodligen fly uppåt genom sprickorna. En volym berg motsvarande den som förångats kommer att falla ned där den nu förångade berggrunden en gång fanns. En hel del av detta kyls nog dock ned på vägen. Jfr http://www.youtube.com/watch?v=l5jfaXSFfGQ#t=69 .

Obs. Enbart mina egna funderingar, jag är ingen expert på kärnvapentester eller bergsingenjörskonst.

Här finns en hel del att läsa om dessa kratrar, hur djupt man måste begrava bomben för att inte explosionen ska blåsa bort ytan etc.: http://nuclearweaponarchive.org/Library/Effects/UndergroundEffects.html

Nu orkar jag inte läsa allt men så vitt jag förstår fås kratern då berget/jorden/sanden/saltet runt där bomben finns består av relativt poröst material som kan kompakteras av explosionen. I solid granit torde man inte få någon krater då jag inte tror att graniten går att komprimera märkbart.

Vill någon googla mer så är begreppet på engelska "subsidence crater", lite på Wikipedia men inte så mycket som ovanstående länk: http://en.wikipedia.org/wiki/Subsidence_crater

Tack båda för era utförliga svar.

Här hittar du lite kratrar av båda slagen, där USA sprängt hundratals atombomber genom åren.

https://maps.google.com/maps?q=area+51&hl=en&ll=37.092191,-116.025496&spn=0.034164,0.066047&sll=37.663168,-116.470184&sspn=1.084939,2.113495&t=h&hq=area+51&z =15

Vad gäller den välanvända Nevada Test Site som du visar där så snokade jag reda på en geologisk undersökning av detta område (pdf):
Geology of the Nevada Test Site and Nearby Areas, Southern Nevada

I den kan vi läsa att det mesta av områdets mark utgörs av alluvium i dalarna och slätterna, typiskt där där kärnvapentesterna gjordes. Denna avlagring (som nog inte ens kan kallas bergart då partiklarna inte pressats samman något vidare) beskrivs såhär:

"Alluvium (lat. alluvium, "vattenflöde, översvämning") eller alluvialbildning, i geologisk mening sådan avlagring av sand, lera och grus eller andra ämnen, som blivit bildad under den historiska tiden och som ännu idag på många ställen fortfarande bildas, antingen på sådana ställen av fastlandet, vilka tillfälligtvis översvämmas av vatten, eller i insjöar och hav."

Det där med historisk tid ska vi nog inte ta så allvarligt. Det verkar i alla fall röra sig om porös mark och då blir bildandet av kratrar mer lättbegripligt. Jag välkomnar kärnvapentest i svensk granit så får vi se hur det går.

Det bildas kaviteter när kärnladdningar detonerar på ett så stort djup att explosionen inte når ytan. Beroende på hur nära ytan det sker och hur marken är beskaffad kan kaviteten kollapsa och bilda en så kallad skorsten som på ytan ser ut som en cirkelrund försänkning, typiskt 20-30 m tvärs över och kanske 5-10 m djup. Skorstenen är inte lika packad som marken var innan men försänkningens volym ger en fingervisning om hur stor kaviteten var. Sedankratern (som är full med däck på botten!) är resultatet av en laddning på 104 kT och får väl ses som en extrem men typiska hålrum är mellan 10 och 50-60 m i diameter beroende på laddningsstyrka.

På Nevada National Security Site (som NTS heter numera) ligger försänkningarna förvånansvärt tätt, i vissa fall nästan kant i kant. Man var angelägen med att inte slösa med yta så att området skulle räcka länge. Det är ett fascinerande ställe att besöka!

Ok, NNSS då men som jag skrev ovan så är ju marken där tämligen porös. Tror/vet du om det blir någon krater även om man skulle smälla av laddningen på samma djup i solitt berg? Jag kan tänka mig att berget närmast bomben för ett ögonblick förgasas och lite längre ifrån så smälter det under enormt tryck och temperatur. Om inte gaserna kan ta sig upp till ytan mycket snabbt (och skulle de kunna det så borde det bli en rejäl fontän) så kondenserar och sedan stelnar de, jag skulle gissa på inom loppet av några timmar (det kan kvitta, det kanske rör sig om dygn). Om det ska bli en bestående krater måste ju berget få en bestående kompaktering och det undrar jag om det kan bli i exempelvis granit.

Jag hoppades på att hitta en utmärkt rapport om hålrumsbildning och de efterföljande processerna som jag vet jag har liggande någonstans men jag får återkomma med den om jag hittar den.

Kärnladdningsexplosioner leder till så höga tryck, temperaturer och hastigheter att det närmast laddningen inte spelar någon roll om det är sand eller sten som omger laddningen, allt beter sig som vätska. Den mekaniska styrkan är ointressant. Ju längre bort från laddningen man kommer desto viktigare blir de makroskopiska materialegenskaperna. Materialet närmast kommer att förgasas och en hel del av gasen trycks ut i den omgivande marken, som dessutom förskjuts kraftigt, och en del kondenseras till en rest som samlas i botten på hålrummet där den stelnar till en glasliknande massa. Även i sten bildas det ett hålrum och storleken blir i princip men inte exakt den samma som i sand och andra material. Exakt hur stor beror på, förutom laddningsstyrka, på närhet till ytan och omgivningen. Det har detonerats en hel del laddningar även i fastare mark och i de fall det har skett tillräckligt nära ytan har det bildas en så kallad subsidiary crater.

Det finns ganska mycket publicerat på området eftersom det är viktigt att förstå kopplingen laddning-omgivning för att man ska kunna dra slutsatser om utbyte och seismisk amplitud. Ursprungligen gjorde man det för att ta reda på hur stora laddningar fi hade, idag kopplat till provstoppsavtalet CTBT.

CTBTO misstänker att jordbävningarna i Nordkorea är efterskalv efter underjordiska kärnvapentest i början på september.

Chefen intervjuas av BBC. Ca 6.55

http://www.bbc.co.uk/programmes/w172vgh9tgb0r9h

Organisationen här

http://www.ctbto.org/