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全面禁止核试验条约组织(CTBTO)筹备委员会核查工作组(B组)会议相关的技术名词解释
全面禁止核试验条约组织(CTBTO)筹备委员会核查工作组(B组)会议相关的技术名词解释
司政亚*, 苏珊, 刘森
(中国地震局地球物理研究所,北京 100081)
 [收稿日期]: 2017-09-08
摘要

参与全面禁止核试验条约组织(CTBTO)筹备委员会核查工作组(B组)会议,以及相关的技术交流活动、核查系统建设等工作,涉及到较为复杂的技术系统和专业技术。为便于从事相关管理和技术工作的专家参考,本文系统地编译了相关技术名词,以供参考。



引言

《全面禁止核试验条约》(CTBT,下文简称《全面禁核试条约》)的宗旨和目标是通过禁止一切形式的核武器试验爆炸和其他核爆炸,防止核武器扩散、促进核裁军、增进国际和平与安全。1996年9月24日,《全面禁核试条约》在纽约联合国总部开放供签署,我国是最早签订条约的国家之一。截至2017年8月,全球196个国家和地区中,共有183个签约国、166个批约国家(http://www.ctbto.org)。1996年11月19日,签约国大会通过了设立“全面禁止核试验条约组织”(CTBTO)筹备委员会(以下简称“筹委会”)的决议,并设立临时技术秘书处(PTS)。筹委会的职责是为条约的有效实施和条约生效后第一次缔约国大会的召开作准备。为保障条约的有效履行,CTBTO建立了由国际监测系统(International Monitoring System,IMS)、磋商和澄清(Consultation and Clarification,C & C)、现场视察(On-Site Inspection,OSI)以及建立信任措施(Confidence Building Measureses,CBMs)4个部分组成的一套严格的核查机制(Douglas,2007CTBTO,2009)。其中,IMS由分布在全球不同地方的地震、放射性核素、水声和次声监测台站及相关通信手段组成(靳平等,2014)。CTBTO筹委会下设负责行政和预算的A工作组,以及负责条约核查系统建设的B工作组(核查工作组),分别就各自工作向筹委会提出建议,供筹委会决策参考。截至2017年8月,核查工作组(B组)已召开49次会议。

中国地震局承担国际禁止核试验的地震核查工作。根据国家整体外交和国防工作需要,中国地震局参加CTBT相关的外交谈判工作可追溯至CTBT签约前的联合国裁军谈判会议(UNCD)科学专家组技术试验(GSETT-1、GSETT-2、GSETT-3)(吴忠良,2007),为我国参与国际禁核试谈判和维护国家核安全利益做出了重要贡献(许绍燮,1994)。CTBT签约后,中国地震局除负责运行维护“国际监测系统”(IMS)相关的地震监测设施、开展地震分析等工作外,还积极参加CTBTO筹委会B组会议。

随着CTBT履约谈判各阶段工作的开展,参与CTBTO筹委会B组会议涉及到大量的技术问题。此外,在PTS组织的“CTBT认证系统实现的国际科学评估”(ISS)项目、能力建设(Capacity Building)国际培训班、国家数据中心(NDC)(王媛等,2016)地区研讨会及禁核试科学家研讨会等国际履约筹备及地区国家技术交流合作中,地震核查及其技术问题也是重要的组成部分。上述工作涉及的技术面广、对把握深度要求高,需要全面和深入了解包括地震核查在内的技术名词的准确含义,并发挥支撑保障作用。为促进和支撑上述工作,本研究对涉及CTBTO筹委会B组会议和相关技术交流的专业技术名词(吴忠良等,1994CTBTO,2009Arrowsmith等,2010CTBTO Preparatory Commission,2015)进行了系统的整理和编译,以供相关管理和从事技术工作的专家参考。

1 CTBTO核查工作组(B组)会议技术名词
1.1 采集计算机(Acquisition computers)

采集计算机从传感器中自动采集地震事件,并将这些数字化的数据记录传输到维也纳,进行后续的处理和分析。

1.2 科学家咨询小组(Ad-hoc group of scientific experts或Group of scientific experts,简称GSE)

科学家咨询小组成立于日内瓦裁军谈判会议,作为一个从1976年开始研究禁止核试验核查的监测技术和数据分析方法的国际科学家小组,其在1994年至1996年期间的科学基础问题研究以及CTBT谈判中起到了重要作用。

1.3 抗混叠滤波器(Anti-aliasing filter)

一种用于提高记录数据的质量、减少“混叠”的信号处理技术。应对由连续数据的数字化采样引起的“混叠”而造成的信号失真现象。

1.4 台阵(Array)

台阵是一系列沿空间分布的传感器。IMS中的台阵信号输出到中央记录设备并以同一个时间标准记录。收集信号时,一个台阵比一个传感器得到的数据质量要高。

1.5 台阵通带(Array passband)

任何给定的台阵运行的通频带有上限和下限频率,在该频率处,台阵信号衰减到最大传输能量3dB以下。台阵通带由系统或数据的要求而定,最大限度地发挥所需数据的可用性。

1.6 大气边界层(Atmospheric boundary layer)

也被称为行星边界层,是大气的最低部分。大气边界层的特性受其与行星表面接触的直接影响,在这一层中,流速、温度、湿度等物理量都表现出强烈的急剧波动和垂直混合。

1.7 认证数据(Authenticated data)

从监测台站收集的经过认证处理的数据。认证数据是为了确保来自国际监测系统网络的监测站数据的完整性,以及其在台站或传输到国际数据中心的过程中及之后任何时刻不被意外或恶意地破坏。

1.8 事件自动筛选(Automatic event screening)

通过采用几种筛选标准来识别出潜在的可疑事件。这些标准被列举在CTBT的议定书里,以帮助确定事件是天然的还是人为的。如果事件被证明是天然的,就会被过滤并且舍弃。如果事件被明确认定为人为事件或者应用筛选标准之后没有给出明确答案,那么这个事件就会被列入标准筛选事件公报,即SSEB。

1.9 数据缓冲(Buffering)

由于数字和物理方面的原因导致数据获取中断时,为了保证数据流稳定且真实,进行数据的“缓冲”来获得数据的过程。一个缓冲区是一个台站数据的临时记录,用以确保在与国际数据中心通讯中断期间数据丢失最少。

1.10 能力发展计划(Capacity development initiative,简称CDI)

能力发展计划于2010年启动,是CTBTO培训和教育活动的主要组成部分,重点是建立和保持条约及其核查制度的技术、科学、法律和政治方面的必要能力。

1.11 中央处理设施(Central processing facility)

中央处理设施是位于台阵主管国家的建筑,用于接收远程台阵采集的数据,并传输到位于维也纳的CTBTO国际数据中心。

1.12 核证(Certification)

评定一个台站是否满足国际监测系统的要求和规范,内容包括与地震、水声、次声或放射性核素监测台站相关的设备操作和仪器、相关设施以及运行性能。台站经过成功核证后会被国际监测系统正式接受。

1.13 核证访问(Certification visits)

CTBTO工作人员为了实地考察、设备安装或升级、保修问题和国际监测系统台站的核证而进行的访问。

1.14 通讯节点(Communication node)

被收集的数据传输到位于维也纳的CTBTO国际数据中心过程的中间数据收集点。

1.15 遵从矩阵(Compliance matrix)

根据CTBT规定的要求,按照相关的质量标准进行数据采集和传输。在台站的核证过程中确保台站满足遵从矩阵所提出的技术条件。

1.16 延续期技术(Continuation period techniques,简称CPT)

延续期技术是地球物理学的主要技术之一,主要用于那些调查后表明还需要进一步监测的地区。“延续性技术”只能用于首次检验报告给出指示之后。现场调查组必须在现场调查被批准后25天内提供检验报告,此报告在条约中称为检验进度报告。

1.17 数字转换器(Digitizer)

数字转换器是一种为了近似模拟信号,对连续模拟信号离散化采样,从而将模拟信号转换为数字信号的装置。利用采样的样本集合,数字转换器就可以根据需要对模拟信号进行分析、加工和储存。

1.18 军民两用项目(Dual-use item)

同时具有民用和军事用途的项目。军民两用项目在核领域中的一些例子包括用放射性同位素治疗癌症、铀矿相关的运营、利用放射源进行石油勘探和如沉积测量装置的仪器应用。

1.19 生效(Entry into force,简称EIF)

生效一般是将其公开发布,以便人们了解法案或条约的存在。为了生效,条约或法案首先需要得到所需的票数或批准书。

1.20 十八国裁军委员会(Eighteen-nation disarmament committee,简称ENDC)

十八国裁军委员会是日内瓦裁军会议的前身,存在于1962至1968年,主持了不扩散核条约的大部分谈判。十八国裁军委员会包括5个美国阵营国家、5个苏联阵营国家(苏联)和8个不结盟国家,美国和前苏联是其联合主席。

1.21 欧洲原子能共同体(European atomic energy community)

欧洲原子能共同体是1958年在欧洲共同体内,为了促进和平条件下的核能发展而创建的。

1.22 事件(Event)

在全面禁止核试验条约的背景下,“事件”是指由国际监测系统记录的任何物理事件,可能是自然的或人为的事件,地震或爆破,化学爆破或核爆。成员国会对事件类型做出最终判断。

1.23 “禁止为核武器或其他核爆炸装置生产易裂变材料条约”(Fissile material cut-off treaty,简称“禁产条约”或FMCT)

此多边条约将禁止武器级铀和钚的进一步生产,该条约自1996年以来一直在裁军谈判会议上进行谈判。

1.24 全球通讯基础设施(Global communications infrastructure,简称GCI)

全球通讯系统能够使数据从国际监测中心(IMS)传输到国际数据中心(IDC),并向成员国分发IMS数据和IDC数据公报。

1.25 国际原子能机构(International atomicenergy agency,简称IAEA)

国际原子能机构于1957年7月29日成立为一个自治组织,独立于联合国,向联合国大会和安理会报告,是一个旨在促进和平利用核能,并禁止其用于任何军事目的,包括核武器的国际组织。

国际原子能机构总部设在维也纳,有2个“区域保障办公室”,分别位于加拿大多伦多和日本东京;还设有2个联络处,分别位于美国纽约和瑞士日内瓦;是全球和平利用核技术和核能的科学和技术合作的政府间论坛。

国际原子能机构的方案鼓励发展和平利用核技术,提供防止滥用核技术和核材料的国际保障措施,并促进核安全(包括辐射防护)和核安保标准及其执行。

1.26 国际数据中心(International data centre,简称IDC)

国际数据中心从国际监测系统设施中收集数据并对其进行处理和分析,再发送到成员国供其审查和辨别。IDC通过提供有效的全球监测所需的数据服务和产品,支持成员国履行核查职责,它位于CTBTO奥地利维也纳的总部内。

1.27 国际数据中心测试平台(International data centre testbed,简称IDC Testbed)

供国际数据中心使用的数据库,用于测试尚未集成到网络中的监测台站的数据流。消息系统是监测台站和国际数据中心之间进行正式信息交换的平台。

1.28 国际监测系统(International monitoring system,简称IMS)

用于在全球范围内监测地下、水下和大气中的任何核爆迹象的监测系统,在全球设有16个放射性核素实验室和1个由321个台站组成的监测网。

1.29 朝鲜半岛能源开发组织(Korean peninsula energy development organization,简称KEDO)

朝鲜半岛能源开发组织是1995年3月15日由美国、韩国和日本成立的组织,旨在实施1994年“朝美核框架协议”,冻结朝鲜的本土核电站发展。KEDO的主要业务是在朝鲜建造两座轻水反应堆核电站,以取代朝鲜的Magnox型反应堆。

1.30 质量定心(Mass centering)

校正地震检波器内质量块的过程,以便为仪器的正确使用做准备。

1.31 临时技术秘书处(Provisional technicalsecretariat,简称PTS)

临时技术秘书处协助CTBTO开展活动,包括核查制度的建立和条约的推广。

1.32 国家数据中心(National data centre,简称NDC)

由成员国运作和维护的数据中心,其功能包括向国际数据中心发送国际监测系统数据或从国际数据中心接收数据和产品。国际数据中心开发的标准软件包使各个国家数据中心能够接收、处理和分析监测数据。

1.33 国家技术手段(National technical means,简称NTMs)

国家技术手段是通过卫星、飞机以及电子设备和地震监测装置来用于成员国对其他国家的活动进行调查。调查包括军事活动和可能的核试验活动。

1.34 网络处理(Network processing)

网络处理是当不同监测台站描述相同事件的数据,并合并到一个可能的检测事件位置时,进行自动波形数据分析的一个步骤。

1.35 无核武器国家(Non-nuclear weapon state,简称NNWS)

“不扩散核武器条约”中从未获得核武器的国家。

1.36 《不扩散核武器条约》(Treaty on the non-proliferation of nuclear weapons,简称NPT)

国内有专家称之为“不扩散条约”,是一项国际条约。其目的是防止核武器和武器技术扩散,促进和平利用核能的合作并进一步实现核裁军和全面彻底裁军的目标。

1.37 核供应集团(Nuclear suppliers group,简称NSG)

核供应集团是一些国家通过进行合作来确保核出口只能在以下限制条件下进行:适当的保障措施、有一定的物理技术防范、符合不扩散条件以及其它一些条件。中国于2004年加入NSG。

1.38 无核武器区(Nuclear-weapon-free zone,简称NWFZ)

无核武器区是联合国大会承认的、不允许制造、拥有、转让、部署或试验核武器的地理区域。

1.39 核武器国家(Nuclear weapon state,简称NWS)

《不扩散核武器条约》将核武器国家定义为在1967年1月1日之前制造并试验了核爆炸装置的国家。根据这一定义,美国、俄罗斯、英国、法国和中国是国际社会公认的核武器国家。已知或确定其他4个国家事实上拥有核武器:印度、巴基斯坦和朝鲜公开试验并宣布拥有核武器,而以色列对其核武器地位蓄意含糊。

1.40 现场视察(On-site inspection,简称OSI)

视察员在爆炸点(或可疑地点)直接收集信息。现场视察可以帮助确认是否违反了全面禁止核试验条约进行了核爆。作为CTBT核查机制的一部分,现场视察是该条约最终的验证措施。

1.41 战略武器限制谈判(Strategic arms limitation talks,简称SALT)

战略武器限制谈判是1969年至1979年间苏联和美国旨在限制导弹系统和其他战略武器所举行的谈判。第一轮会谈(SALT Ⅰ)和第二轮会谈(SALT Ⅱ)分别于1969—1972年、1972—1979年举行。战略武器限制谈判第一轮会谈于1971年5月20日签署了“反弹道导弹条约”和“限制战略进攻武器的临时协定”。“第二阶段条约”于1979年6月18日签署,但没有被任何一个国家批准。

1.42 标准筛选事件公报(Standard screened event bulletin,简称SSEB)

标准筛选事件公报包含所有在“全面禁止核试验条约”核查情况下被认为是疑似核爆的事件,通过自动筛选事件的性质而得到。在筛选的过程中,人为事件会被列入SSEB,自然事件则会被舍弃。

1.43 标准筛选放射性核素事件公报(Standard screened radionuclide event bulletin,简称SSREB)

标准筛选放射性核素事件公报由裂变或活化产物的一种或多种样品呈现浓度异常时的事件组成。SSREB会随着来自任意放射性核素台站相关事件的信息变化而动态变化。

1.44 核查技术(Verification technologies)

在全面禁止核试验条约中有4种类型的技术,即地震、水声、次声以及放射性核素技术,它们以互补的方式工作,用于监测地下、水中和大气中任何核爆炸迹象。

1.45 大规模杀伤性武器(Weapons of mass destruction,简称WMD)

指用来大规模屠杀的武器,一般针对平民,但是也可以针对军事人员。它包括3类武器:核武器(包括放射性武器)、化学武器、生物武器。核武器是利用能自主进行核裂变或聚变反应释放的能量产生爆炸,并具有大规模杀伤破坏效应的武器总称。

1.46 和平、自由和中立区(Zone of peace, reedom and neutrality,简称ZOPFAN)

1971年11月,东盟成员国:文莱达鲁萨兰国、柬埔寨、印度尼西亚、老挝、马来西亚、缅甸、菲律宾、新加坡、泰国和越南的外交部长们会面并表达通过了“ZOPFAN愿景”,要在东南亚建立“和平、自由和中立区”的吉隆坡宣言。

宣言指出,东盟国家决定在最初就做出必要努力,确保东南亚作为和平、自由和中立的区域得到承认和尊重,不受任何形式的外界力量的干扰。

2 核查系统技术名词
2.1 人为异常样本(Anomalous anthropogenic sample)

在放射性核素样本方面,异常是指根据现有的规则和科学理论,事件偏离预期或产生异常的情况,而人为是指来源于人类活动的任何影响、过程、物体或材料,与那些没有人类影响、发生在自然环境中的情况相反。放射性核素的浓度在0级(最低)到5级(最高)之间,测出放射性核素浓度为4级的样本就超出了IMS台站通常所观测到的浓度值。

2.2 大气传输模型(Atmospheric transport modelling,简称ATM)

大气传输模型是利用气象数据计算出放射性核素的传播路径,该计算方法可以作为反向追踪方法,通过对观测位置进行计算,尝试确定放射性核素释放的位置。正演ATM用于当放射性核素释放位置已知时预测传播路径。

2.3 自动放射性核素报告(Automatic radionuclide report,简称ARR)

对来自放射性核素监测台站的放射谱自动分析的结果列表。

2.4 辅助地震台(Auxiliary seismic station)

辅助地震台为维也纳CTBTO的国际数据中心(IDC)提供地震事件数据,补充基本地震台站收集到的信息。120个辅助地震台的数据可以根据IDC的请求获得。

2.5 地震钻孔(Borehole)

从地球表面向下钻取50米深的井,在其内布设地震检波器和数字转换器,用于测量地震活动性。

2.6 数据融合(Data fusion)

融合分析是将波形(常指地震)和放射性核素这2种类型的数据所得到的位置信息进行叠加,从而标定出一个共同的区域作为事件发生的源位置。

2.7 日间对流(Daytime convection)

日间对流与次声监测有关,通常用于描述由于太阳在白天加热地球表面而引起的热流。在天亮的最初几个小时,热活动的爆发破坏了稳定的夜间边界层,因此热活动将地表与环境风又联系起来。

2.8 扩散(Diffusion)

扩散是一种针对浓缩铀的技术,可以使六氟化铀气体中较轻的铀235同位素比较重的铀238同位素更快通过筛选器。

2.9 电磁脉冲(Electromagnetic pulse,简称EMP)

电磁脉冲是指爆炸在非均匀环境中产生的射频(长波)辐射脉冲,尤指在地球表面或高海拔地区。强烈的电场和磁场会大面积地破坏未受保护的电气设备和电子设备。现在认为,美国的一次高空爆炸能够严重扰乱国家的通讯系统,甚至可能关闭整个电网。然而,目前还没有方法可以完全防止电磁脉冲带来的影响。

2.10 原子尘微粒沉降(Fallout)

放射云中的放射性污染物颗粒下降到地球表面的过程,也指代受放射性污染的颗粒集合体本身。早期(或局部)的微粒沉降被定义为核爆24小时后到达地球的颗粒。延时(或世界范围)的微粒沉降由对流层和平流层中的较小微粒组成,通过风力或雨雪被带到世界各地,这一过程通常可以持续几个月。

2.11 反馈式地震仪(Feedback seismometer)

反馈式地震仪得到的输出信号是施加于地震仪内质量块上阻止其移动的作用力,而并非是地震仪内质量块的位移。反馈式地震仪通常用于宽频带地震仪,反馈回路可以改善输出信号的稳定性和其他特性。

2.12 伽马辐射(Gamma radiation)

一种在不稳定原子核自发分解过程中可能发射的高能辐射。

2.13 伽马射线谱(Gamma ray spectrum)

一种展现放射性核素的存在和其在给定样品中的数量的图示。沿着此图的横轴,放射性核素可以通过其能量发射而被识别。峰值提供了样本中放射性核素数量的信息。

2.14 伽马射线能谱(Gamma spectroscopy)

伽马射线能谱是一种测量伽马射线数量和能量的方法,它使用一种能够检测伽马射线并量化每个检测事件能量的探测器,有助于识别样品中的放射性核素的成分。

2.15 地震检波器地音仪(Geophone)

一种通过将地面运动转换为电压的方式来测量地震波的地震检波器。与其他地震检波器相比,地震检波器地音仪敏感度较低。地震检波器地音仪一般在现场视察时使用,尤其是对人为产生的地震波进行反射测量时的主动地震探测。

2.16 科学专家组技术实验(Group of scientific experts technical test,简称GSETT)

特设的科学专家组进行技术实验。科学专家组技术实验是为了测试用于禁止核试验核查的监测技术和数据分析方法。

2.17 H相(H-phase)

水下爆炸产生的一种声波。水下爆炸包括自然发生的,如水下火山喷发;以及人为爆破,包括水下核爆。

2.18 高浓缩铀(Highly enriched uranium,简称HEU)

高浓缩铀是将天然铀的U-235同位素(天然铀U-235浓度为0.7%)浓度提高到20%以上。用于核武器的U-235浓度通常增加至90%或更高。高浓缩铀可用于核武器、潜艇核动力装置或其他一些研究。

2.19 水声监测(Hydroacoustic monitoring)

水声监测用来记录水中声波造成的水压变化的信号。水中声波可能由一系列自然和人为的事件引起。水声监测技术可用于探测水下核爆或海面及海岸附近的核爆。

2.20 水声台网(Hydroacoustic network)

用于监测水下核爆的11个台站组成的国际监测系统台网。该台网使用了2种独特的探测技术。6个水下传声器(水听器)记录在海洋中传播的声波,这些设备的建造非常复杂和昂贵。5个“T相”台站由位于小的海洋岛屿的地震检波器组成,用来探测声波到达陆地后转化成的地震波,虽然T相台站不太有效,但建立相当简单,成本较低。

2.21 水声台站(Hydroacoustic station)

水声台站通过监视水中声波来探测水下核爆,并把核爆从天然和人工事件中区分出来。水声台站有2种类型:水听器台站和T相台站。水听器台站使用水听器来进行水中声波检测。T相台站测量水中声波到达地面时转换成的地震波。这些台站通常位于大洋岛屿上。

2.22 水中声波(Hydroacoustic waves)

水中声波可以由一系列的自然事件引起,如地震或海底火山喷发;也可以由人为事件引起,如水下勘探或军事演习。

2.23 水声学(Hydroacoustics)

水声学是对水中声波及其应用进行研究的学科。

2.24 水听器(Hydrophone或Hydrophone sensor)

一种检测水中声波的水下传声器。

2.25 水听器台站(Hydrophone station)

水听器台站是使用水下传声器(水听器)的监测站。台站接收并记录源自潜艇、火山喷发、地震和水下爆破的水声信号。这些数据通过电缆被发送到海岸站进行分析,用于区分水下爆破和其他现象。水下传感器和长电缆等设施比较复杂,因此这些台站造价昂贵。

2.26 次声台阵(Infrasonic array)

在相对较近的区域内、用于收集次声数据的单元集合。由几个单元组成的台阵在实际中提高了CTBTO使用数据定位和分析地震事件的能力。

2.27 次声波(Infrasonic waves)

频率非常低,以至于不能被人耳听到。次声波可由一系列自然现象(如火山喷发、地震、流星、风暴和极光)以及人为活动(如核爆破、化学爆破以及航空器和火箭升空)产生。

2.28 次声(Infrasound)

次声的频率很低以至于不能被人耳听到。对于这种声波的研究有时被称为次声学,涵盖人听力下限(约16Hz或17Hz)至0.001Hz以下的声音。该频率范围被地震仪用于监测地震。次声的特点是能够传播很长的距离并绕过障碍物,并且几乎没有损耗。它由各种自然源和人为源产生。火山喷发、地震、流星、风暴和极光是最强的自然次声源。人造的次声源包括与核、采矿和化学原因相关的大型爆破,以及航空器和火箭的升空。

2.29 次声监测(Infrasound monitoring)

在大气中监测出由人为或自然产生的极低频率声波的监测网络。这种声波人耳查觉不到,可能源于空爆、火山喷发、陨石进入大气层和火箭发射等现象。

2.30 次声监测网络(Infrasound network,简称ISN)

由60个次声台站组成的监测网络,使用微气压计监测大气中的低频声波。国际数据中心运用其测量得到的数据对大气层中的爆炸、自然现象或人为现象进行区别。这些现象可由陨石、火山、火箭发射和超音速飞机等引起。

2.31 次声台站(Infrasound station)

由4—8个次声阵列单元组成的监测站,以不同的几何形状排列。位于孤立岛上有风位置的台站需要更多的阵列单元来提高其监测能力。在每个台站单元中,微气压计测量由次声波引起的空气中压力的变化。

2.32 歧管式(Manifold)

次声台阵的一部分,位于台阵弯管结构的中心。它连接所有管道结构的入口并将次声波传到微气压计中,微气压计用于测量和记录次声波。台阵设置用于增加次声信号的强度,防止风噪声的干扰。

2.33 微气压计(Microbarograph)

用于监控和记录由测微气压计测到的非常小的大气压变化。

2.34 测微气压计(Microbarometer)

测量由次声波引起的大气压力变化的仪器,测微气压计位于次声监测台站次声阵列单元的中心,由管状结构捕获的次声波通过放大器或多歧管到达测微气压计,从而进行测量和记录。

2.35 夜间边界层(Nocturnal boundary layer)

夜间在地面上空形成的较冷的薄空气层被称为夜间边界层。这种稳定的边界层能有效防止该层以上的环境风到达地表。夜间边界层与次声监测有关。

2.36 运行温度(Operation temperature)

地震信息的采集和处理设备运行所处的温度。许多地震台站因为位置偏远,设备的温度可能极高或极低。

2.37 滤波通带(Passband)

滤波通带是在数据采集器上,我们所感兴趣的特定的频率和波长范围。数据采集器允许配置频率范围内的波通过且保持不变。在IMS的监测环境中,为三分量地震台站和地震台阵指定滤波通带,如:①对于使用宽频带地震检波器的三分量地震台站,需要0.02—16Hz的通带。对于使用长周期和短周期地震检波器的组合来满足所需频率范围的三分量地震台站,所需的长周期通带为0.02—1Hz,所需的短周期通带为0.5—16Hz;②对于地震台阵,除了对于通带范围为0.5—8Hz的远震台阵,垂直短周期台阵需要0.5—16Hz的通带以外,台阵中的三分量记录要求与三分量地震台站的相同。

2.38 基本地震台站(Primary seismic station)

地震台可以检测并鉴定由于核爆所引起的震荡波,其中基本地震台发送实时连续数据到IDC,而辅助地震台只按需发送数据。

2.39 放射性分散装置(Radiological dispersal device,简称RDD)

放射性分散装置是一种大范围传播放射性物质的装置。它的大小不定,其辐射会引起污染,造成经济损失和人身伤害。“脏弹”就是放射性分散装置的一种,通过使用常规炸药(如TNT)来散布放射性物质。

2.40 放射性核素实验室(Radionuclide laboratories)

放射性核素实验室提供放射性核素颗粒样品的独立分析。只有具有可能指向核爆炸的特定放射性核素样品才能被送到放射性核素实验室进行重复检测。实验室还对所有放射性核素监测站的常规样品进行定期质量控制分析。放射性核素实验室是国际监测系统的一部分,16个放射性核素实验室位于全球16个国家。

2.41 放射性核素网络(Radionuclide network)

放射性核素网络是由分布在全球范围的80个放射性核素监测台站组成的网络。这些监测台站可以连续观察全球范围的固体放射性核素或放射性核素颗粒的气溶胶样品。作为提高放射性核素监测效率试验的一部分,部分台站使用惰性气体监测技术来测量核爆炸产生的放射性惰性气体。

2.42 放射性核素台站(Radionuclide station)

放射性核素台站是用于监测空气中的放射性核素微粒的监测台站。一个放射性核素监测台站包含空气采样器、检测设备、计算机和通信设备。在空气采样器中,空气受外力通过一个可以使大部分微粒通过滤材。对滤材进行处理,将得到的伽马辐射谱发送到IDC做进一步分析。其中有40个台站使用放射性核素惰性气体技术,检测空气中稀有气体氙气的丰度。

2.43 审查放射性核素报告(Reviewed radionuclide report,简称RRR)

经分析员审核后的放射性核素分析结果公报称为审查放射性核素报告。分析人员使用自动生成的放射性核素事件列表,也就是自动放射性核素报告(ARR),检查列表中的放射性核素检测的显著性和准确性,并纠正错误的结果。频谱的分类等级也包括在内。

2.44 遥控车(Remotely operated vehicle,简称ROV)

遥控车是配有摄像机的潜水“机器人”车辆,用于监测水下声学设备。

2.45 地震台阵(Seismic array)

一种地震监测站,由数个在某个地区以一定几何形状排列的地震传感器构成。范围从几到几百平方千米。地震台阵可以观测到体波和面波的信息。地震台阵根据收集到的信号方向和速度信息,来帮助识别事件的位置。

2.46 地震钻孔(Seismic boreholes)

一种特殊的钻孔,深度通常超过50米,专门用于放置地震仪。

2.47 地震设备(Seismic equipment)

一个地震台有3个基本部分:测量地面运动的地震仪、以数字方式记录带有精确时间数据的记录系统以及通讯系统接口。

2.48 地震台网(Seismic network)

CTBTO的地震台网由50个基本台站和120个辅助台站组成,该台网的任务是探测可能的核爆事件。地震技术可以用来区分天然和人工地震,比如地震和爆破。

2.49 地震噪声(Seismic noise)

地球表面永久性的背景场振动被认为是监测地震信号时的干扰。地震噪声主要由风和海浪造成。人类活动,如车辆交通和工业等产生的噪音也会产生地震噪声。为了消除地震噪声的影响,地震台会建在远离人类活动的地区。

2.50 地震仪器室(Seismic vault)

小而安全的架设地震仪的建筑物,可以保护地震仪和相关设备免受盗窃、天气和野生动物破坏。

2.51 地震核查(Seismic verification)

用于区分天然地震和人工地震,例如各种自然发生的现象(如火山喷发、地震)和地下核试验。

2.52 震声源(Seismoacoustic sources)

震声源的一个共同特点在于,它是由固体地球和大气层激发的机械波。因此,震声源通常位于固体地球和大气层边界或者在边界附近。地震声学可以用来提高相关工作人员对近地表和地表源物理过程的理解,包括自然事件和人为事件。地震声学能够提高在固体地球或大气层的核试验检测能力。

2.53 地震仪(Seismometer)

将地面运动转换为电压的仪器。地震台站使用不同类型的地震仪,区别在于地震仪放大的频率范围。三分量的台站有宽频的传感器,通过对较宽频率的测量来探测体波和面波。地震台阵是传感器的组合,包括探测高频体波的垂直向短周期传感器和探测体波及低频面波的宽频传感器。

2.54 地震仪噪声(Seismometer noise)

地震仪噪声由传感器的机械以及电子部件的物理特性而产生,当传感器与所有外部信号源隔离时,得到的看起来像地面运动(或自噪声)的信号。

2.55 标准事件列表(Standard event list,简称SEL)

基于波形数据处理得到的一个事件列表。标准事件列表分为3种:第1种,包括地震的和水声的数据。基于第一种列表,可以从辅助地震台获取附加的地震数据;第2种,列出的结果包括对附加的地震和次声数据的处理;第3种,增加了从辅助地震台和次声监测台晚到数据的处理。

2.56 勘址(Site survey)

对CTBTO国际监测系统台站提议的位置进行详细研究,包括现场可能影响台站运行以及监测数据质量的所有因素,如可访问性、可用的基础设施、技术支持、气象因素、现场安全性、背景场以及可能影响数据的潜在人为因素等。

2.57 台站处理(Station processing)

台站处理是自动处理的第一阶段,即对来自每个单台的波形数据进行独立分析。

2.58 T震相(T-phase)

地震波击中水时产生的一种声波。T震相通常由洋底的地震产生。震源传播出的地震波进入水中时,就转换成了水中声波。

2.59 T震相台站(T-phase station)

T震相台站是一种记录水声波的地震台,通常位于陡峭的岛屿上,用来检测当水下声波和水中声波撞击陆地时转换形成的地震信号。这种台站在水声监测方面效果较差,但是成本比水听器台站低。

2.60 甚小孔径终端(Very small aperture terminal,简称VSAT)

甚小孔径终端是一种天线长度小于3米的双向地面卫星接收站。VSAT利用地球同步轨道卫星,将偏远的小型地球站(终端)的数据传播到其他终端。VSAT是最常用的天线类型,用于从世界各地国际监测系统台站向CTBTO在奥地利维也纳的国际数据中心实时传输窄频带或宽频带数据。

2.61 波形(Waveform)

在CTBT的背景下,波形数据是地震、次声或水声数据。这些数据的图像以波形的方式表示出在一定时间内振幅的变化。

2.62 网页图形引擎(Web connected graphics engine,简称WEB-GRAPE)

网页连接图形引擎是一种软件,它同时使用波形和放射性核素数据识别全球可探测到放射性核素事件可能的释放点。该软件基于大气输运模型的结果,该结果使用气象数据计算给定放射性核素的行进路径。

3 结束语

我国作为CTBT首批签署条约的国家之一,长期致力于维护条约的宗旨和目标,始终恪守暂停核试验承诺,稳步推进国内履约筹备、积极参与和促进条约生效进程。近年来,随着CTBTO筹备工作进入了新的发展阶段,平衡推进IMS、IDC和OSI三大领域工作,可量化、可检验地“逐步启动”IDC及其全规模测试,推进现场视察设备永久性存储与维护设施项目,稳步推进IMS以及核查机制建设等成为当前筹备工作的重点。在技术层面,通过本文对相关技术名词的编译,为参与CTBTO筹委会B组会议以及从事相关科技、交流、培训、评估活动的管理人员与专业技术人员提供一定的参考。

致谢: 在本文编写过程中,得到中国地震局地球物理研究所吴忠良研究员、张东宁研究员、边银菊研究员、蒋长胜研究员、郭祥云高级工程师、黄静博士以及CTBT北京国家数据中心(NDC)王晓明主任等专家的指导和帮助,在此谨表谢意。
参考文献
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王媛, 石绍柱, 李靓, 等, 2016. CTBT国家数据中心概述[J]. 地球物理学进展, 31(1): 98-102. DOI:10.6038/pg20160111
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Explanation of Technical Terms Related to the Extraordinary Session of Working Group B for CTBTO
Si Zhengya*, Su Shan, Liu Sen
(Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China)
Abstract

Participating in the extraordinary session of working group B for the preparatory commission for the comprehensive nuclear-test-ban treaty organization (CTBTO) as well as related activities of technique exchange and construction of verification system involves rather complex technology system and professional technology. In order to provide reference to experts engaging in related management and technical works, we translate relevant technical terms systematically in this paper.



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全面禁止核试验条约组织(CTBTO)筹备委员会核查工作组(B组)会议相关的技术名词解释
司政亚*, 苏珊, 刘森
《震灾防御技术》, DOI:10.11899/zzfy20180222