Операция «Касл» была серией ядерных испытаний большой мощности (высокой энергии) , проводимых Соединёнными Штатами Объединённой оперативной группой 7 (JTF-7) на атолле Бикини, начавшейся в марте 1954 года. Она последовала за операцией «Апшот–Кнотхол» и предшествовала операции «Тиапот» .
Проводимая как совместное предприятие Комиссии по атомной энергии (AEC) и Министерства обороны (DoD), конечная цель операции состояла в испытании конструкций термоядерного оружия, доставляемого самолетом. Все испытанные устройства, вес которых варьировался от 6520 до 39 600 фунтов (от 2960 до 17 960 кг), были созданы для сбрасывания с самолета. Однако необходимо было прикрепить баллистические оболочки, стабилизаторы и системы взрывателей. [1]
Операция Castle рассматривалась правительственными чиновниками как успешная, поскольку она доказала осуществимость развертываемых конструкций «сухого» топлива для термоядерного оружия . Были технические трудности с некоторыми испытаниями: одно устройство имело мощность намного ниже прогнозируемой (« шипение »), в то время как две другие бомбы взорвались с мощностью, более чем в два раза превышающей прогнозируемую. Одно испытание, в частности, Castle Bravo , привело к обширному радиологическому заражению. Осадки затронули близлежащие острова, включая жителей и американских солдат, размещенных там, а также близлежащее японское рыболовное судно ( Daigo Fukuryū Maru ), что привело к одной прямой гибели и постоянным проблемам со здоровьем у многих из подвергшихся воздействию. Общественная реакция на испытания и осознание долгосрочных последствий ядерных осадков были приписаны как часть мотивации Договора о частичном запрещении испытаний 1963 года.
Атолл Бикини ранее принимал ядерные испытания в 1946 году в рамках операции «Перекрестки» , когда четвертое и пятое в мире атомное оружие были взорваны в лагуне Бикини. С тех пор американские испытания ядерного оружия переместились на атолл Эниветок, чтобы воспользоваться преимуществами более крупных островов и более глубокой воды. Оба атолла были частью Американского тихоокеанского испытательного полигона .
Чрезвычайно высокая мощность оружия Castle вызвала беспокойство в AEC, что потенциальный ущерб ограниченной инфраструктуре, уже созданной на Эниветоке, задержит другие операции. Кроме того, кратер от оружия Castle , как ожидалось, будет сопоставим с кратером от Ivy Mike , устройства мощностью 10,4 мегатонны тротила (Мт), испытанного на Эниветоке в 1952 году, оставившего кратер диаметром около 1 мили (1,6 км) отмечающий местоположение уничтоженного испытательного острова Элугелаб . [2]
Испытание Ivy Mike было первой в мире «водородной бомбой», производившей полномасштабный термоядерный или термоядерный взрыв. Устройство Ivy Mike использовало жидкий дейтерий , изотоп водорода , что делало его «мокрой» бомбой. Сложные механизмы дьюара , необходимые для хранения жидкого дейтерия при криогенных температурах, делали устройство высотой с трехэтажный дом и общим весом 82 тонны, слишком тяжелым и громоздким, чтобы быть пригодным для использования оружием. [3] С успехом Ivy Mike в качестве доказательства концепции бомбы Теллера-Улама начались исследования по использованию «сухого» топлива для создания практического термоядерного оружия, чтобы Соединенные Штаты могли начать производство и развертывание термоядерного оружия в больших количествах. Окончательный результат включал дейтериевый литий в качестве термоядерного топлива в конструкции Теллера-Улама, что значительно уменьшило размер и вес и упростило общую конструкцию. Операция Castle была намечена для испытания четырех конструкций сухого топлива, двух мокрых бомб и одного меньшего устройства. Разрешение на проведение операции «Замок» было выдано JTF-7 генерал-майором Кеннетом Д. Николсом , генеральным директором AEC, 21 января 1954 года.
Операция Castle была организована в семь экспериментов, все из которых, кроме одного, должны были состояться на атолле Бикини. Ниже приведен первоначальный график испытаний (по состоянию на февраль 1954 года). [4]
Испытание Echo было отменено из-за того, что жидкотопливная конструкция устарела из-за успеха сухотопливного Bravo , как отмечено выше. Yankee также считался устаревшим, а устройство Jughead было заменено устройством "Runt II" (похожим на устройство Union ), которое было спешно завершено в Лос-Аламосе и доставлено в Бикини. С этой ревизией оба устройства с влажным топливом были исключены из графика испытаний.
Операция Castle была направлена на испытание дейтерида лития (LiD) в качестве топлива для термоядерного синтеза. Твердое вещество LiD при комнатной температуре, если бы оно работало, было бы гораздо более практичным, чем криогенное жидкое дейтериевое топливо в устройстве Ivy Mike. Тот же принцип Теллера-Улама использовался бы, как и в так называемом устройстве «Sausage» от Ivy Mike , но реакции синтеза были бы другими. Ivy Mike сплавлял дейтерий с дейтерием, но устройства LiD сплавляли бы дейтерий с тритием. Тритий получался во время взрыва путем облучения лития быстрыми нейтронами .
Bravo , Yankee (II) и Union использовали литий, обогащенный изотопом Li-6 ( Bravo и Yankee использовали литий, обогащенный до 40% Li-6, в то время как литий, используемый в Union, был обогащен до 95% Li-6), в то время как Romeo и Koon работали на природном литии (92% Li-7, 7,5% Li-6). Использование природного лития было бы важно для способности США быстро расширять свой ядерный арсенал во время гонки ядерных вооружений Холодной войны , поскольку так называемые «заводы по разработке сплавов» находились на ранней стадии во время реализации проекта Castle . Первый завод начал производство в конце 1953 года.
В качестве хеджирования параллельно продолжалась разработка жидкодейтериевого оружия. Несмотря на то, что оно было гораздо менее практичным из-за логистических проблем, связанных с транспортировкой, обработкой и хранением криогенного устройства, гонка вооружений времен Холодной войны стимулировала спрос на жизнеспособное термоядерное оружие. Устройства «Ramrod» и «Jughead» были конструкциями на жидком топливе, значительно уменьшенными по размеру и весу по сравнению с их так называемым предшественником «Sausage». Устройство «Jughead» в конечном итоге было превращено в оружие, и оно было ограниченно использовано ВВС США , пока «сухие» топливные водородные бомбы не стали обычным явлением.
Nectar не был оружием термоядерного синтеза в том же смысле, что и остальная часть серии Castle . Несмотря на то, что он использовал литиевое топливо для ускорения деления , основным реакционным материалом на втором этапе были уран и плутоний. Подобно конфигурации Теллера-Улама, ядерный взрыв деления использовался для создания высоких температур и давлений для сжатия второй делящейся массы. В противном случае это было бы слишком большим, чтобы поддерживать эффективную реакцию, если бы она была запущена с помощью обычных взрывчатых веществ. Этот эксперимент был направлен на разработку оружия средней мощности для расширения запасов (около 1-2 Мт против 4-8).
Многие виды термоядерного оружия или оружия термоядерного синтеза получают большую часть или даже большую часть своих выходов от деления. Хотя изотоп урана U-238 не будет поддерживать цепную реакцию, он все равно делится при облучении интенсивным потоком быстрых нейтронов термоядерного взрыва. Поскольку U-238 многочислен и не имеет критической массы , его можно добавлять (теоретически) в почти неограниченных количествах в качестве тампера вокруг термоядерной бомбы, помогая сдерживать реакцию термоядерного синтеза и внося свой вклад в энергию деления. Например, быстрое деление тампера U-238 внесло 77% (8,0 мегатонн) в выход 10,4-тонного взрыва Ivy Mike .
Самым заметным событием операции Castle стало испытание Castle Bravo . Сухое топливо для Bravo состояло из 40% Li-6 и 60% Li-7. Ожидалось, что только Li-6 будет размножать тритий для реакции синтеза дейтерия и трития; Li-7 должен был быть инертным. Тем не менее, Дж. Карсон Марк , глава теоретического конструкторского отдела Лос-Аламоса, предположил, что Bravo может «стать большим», оценив, что устройство может произвести взрывную мощность на 20% больше, чем было первоначально рассчитано. [5] Было обнаружено, из-за неожиданно большей мощности, что Li-7 в устройстве также подвергается разведению, которое производит тритий. На практике Bravo превзошла ожидания на 150%, выдав 15 Мт — примерно в 1000 раз мощнее, чем оружие Little Boy, использованное в Хиросиме . Взрыв «Касл Браво» по сей день остается самым крупным взрывом, когда-либо осуществленным Соединенными Штатами, и пятым по величине взрывом водородной бомбы в мире.
Поскольку Castle Bravo значительно превысил ожидаемую мощность, JTF-7 был застигнут врасплох. Большая часть постоянной инфраструктуры на атолле Бикини была сильно повреждена. Интенсивная тепловая вспышка вызвала пожар на расстоянии 20 морских миль (37 км) на острове Энеу (базовый остров атолла Бикини). [6] Последовавшие за этим радиоактивные осадки загрязнили весь атолл, настолько, что к нему не мог приблизиться JTF-7 в течение 24 часов после испытания, и даже тогда время воздействия было ограничено. [7] По мере того, как радиоактивные осадки распространялись по ветру на восток, больше атоллов были загрязнены радиоактивным кальциевым пеплом от сожженных подводных коралловых отмелей. Хотя атоллы были эвакуированы вскоре после испытания, 239 маршалловых жителей атоллов Утирик , Ронгелап и Айлингинае подверглись значительному уровню радиации. 28 американцев, находившихся на атолле Ронгерик, также подверглись облучению. Последующие исследования зараженных лиц начались вскоре после взрыва в рамках проекта 4.1 , и хотя краткосрочные эффекты воздействия радиации для большинства жителей Маршалловых островов были умеренными и/или трудно коррелируемыми, долгосрочные эффекты были выраженными. Кроме того, 23 японских рыбака на борту Daigo Fukuryū Maru также подверглись воздействию высоких уровней радиации. У них проявились симптомы радиационного отравления , а один член экипажа умер в сентябре 1954 года.
Сильное загрязнение и обширный ущерб от Bravo задержали остальную часть серии. Пересмотренный график испытаний был официально опубликован 14 апреля 1954 года. [8] Испытания Castle Romeo и Koon были завершены к моменту публикации этого пересмотра.
По мере развития операции Castle возросшие урожаи и выпадение осадков стали причиной переоценки мест проведения испытаний. Хотя большинство испытаний планировалось провести на баржах около песчаной косы Иройдж, некоторые из них были перенесены в кратеры Браво и Юнион . Кроме того, Castle Nectar был перенесен с атолла Бикини в кратер Айви Майк на Эниветоке из соображений целесообразности, поскольку Бикини все еще был сильно загрязнен после предыдущих испытаний. [9]
Последнее испытание в рамках операции «Замок» состоялось 14 мая 1954 года.
Операция Castle была безоговорочным успехом в реализации устройств на сухом топливе. Конструкция Bravo была быстро превращена в оружие и, как предполагается, стала прародителем гравитационной бомбы Mk-21 . Проект Mk-21 начался 26 марта 1954 года (всего через три недели после Bravo ), а производство 275 единиц оружия началось в конце 1955 года. Romeo , полагаясь на природный литий, был быстро преобразован в бомбу Mk-17 , первое развертываемое термоядерное оружие США , [15] и был доступен стратегическим силам в качестве оружия чрезвычайного назначения к середине 1954 года. Большинство устройств на сухом топливе Castle в конечном итоге появились в инвентаре и в конечном итоге стали прародителями большинства термоядерных конфигураций.
Напротив, разработанный Ливермором Koon оказался неудачным. Используя природный литий и сильно модифицированную конфигурацию Теллера-Улама , тест выдал всего 110 килотонн из ожидаемых 1,5 мегатонн. Хотя инженеры Радиационной лаборатории надеялись, что это приведет к многообещающему новому виду оружия, в конечном итоге было установлено, что конструкция допускает преждевременный нагрев литиевого топлива, тем самым нарушая деликатные условия синтеза.
{{cite book}}: Неизвестный параметр |agency=проигнорирован ( помощь )