Операция «Касл» — серия высокомощных (высокоэнергетических) ядерных испытаний в США , проведенная Объединенной оперативной группой 7 (JTF-7) на атолле Бикини, начавшаяся в марте 1954 года. Она последовала за операцией «Апшот – Нотхол» и предшествовала операции «Чайник» .
Конечная цель операции, проводившейся совместно Комиссией по атомной энергии (AEC) и Министерством обороны (DoD), заключалась в проверке конструкции термоядерного оружия, доставляемого самолетами. Все протестированные устройства весом от 6 520 до 39 600 фунтов (от 2 960 до 17 960 кг) были предназначены для сбрасывания с самолетов. Однако придется прикрепить баллистические кожухи, плавники и системы взрывателя. [1]
Правительственные чиновники сочли операцию «Касл» успешной, поскольку она доказала возможность создания развертываемых конструкций «сухого» топлива для термоядерного оружия . С некоторыми испытаниями возникли технические трудности: мощность одного устройства была намного ниже прогнозируемой (« прорыв »), в то время как две другие бомбы взорвались с мощностью, более чем вдвое превышающей прогнозируемую. В частности, одно испытание, «Замок Браво» , привело к обширному радиологическому загрязнению. Выпадение осадков затронуло близлежащие острова, в том числе жителей и американских солдат, дислоцированных там, а также находившееся неподалеку японское рыболовное судно («Дайго Фукурю Мару »), в результате чего погиб один человек и возникли проблемы со здоровьем у многих из пострадавших. Реакция общественности на испытания и осознание долгосрочных последствий ядерных осадков считаются частью мотивации Договора о частичном запрещении испытаний 1963 года.
Атолл Бикини ранее проводил ядерные испытания в 1946 году в рамках операции «Перекресток» , когда в лагуне Бикини было взорвано четвертое и пятое в мире атомное оружие. С тех пор испытания американского ядерного оружия были перенесены на атолл Эниветак, чтобы воспользоваться преимуществами, как правило, более крупных островов и более глубокой воды. Оба атолла входили в состав Американского Тихоокеанского полигона .
Чрезвычайно высокая мощность оружия Замка вызвала обеспокоенность в AEC, что потенциальный ущерб ограниченной инфраструктуре, уже созданной в Эниветаке, задержит проведение других операций. Кроме того, ожидалось, что воронки от оружия Замка будут сопоставимы с кратерами от Айви Майка , устройства мощностью 10,4 мегатонны в тротиловом эквиваленте, испытанного в Эниветаке в 1952 году, оставившего кратер диаметром примерно 1 милю (1,6 км), обозначающий местонахождение оружия. уничтоженный испытательный остров Элугелаб . [2]
Испытание Айви Майка стало первой в мире «водородной бомбой», произведшей полномасштабный термоядерный или термоядерный взрыв. В устройстве Айви Майка использовался жидкий дейтерий , изотоп водорода , что делало его «мокрой» бомбой. Сложные механизмы Дьюара , необходимые для хранения жидкого дейтерия при криогенных температурах, сделали устройство высотой в три этажа и общим весом 82 тонны, что было слишком тяжелым и громоздким, чтобы его можно было использовать в качестве оружия. [3] После успеха Айви Майка как 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. В конечном результате в конструкции Теллера-Улама в качестве термоядерного топлива использовался дейтерид лития , что значительно уменьшило размер и вес и упростило общую конструкцию. Операция «Касл» была запланирована для испытания четырех конструкций сухого топлива, двух мокрых бомб и одного устройства меньшего размера. Разрешение на операцию «Замок» было выдано JTF-7 генерал-майором Кеннетом Д. Николсом , генеральным директором AEC, 21 января 1954 года.
Операция «Замок» состояла из семи экспериментов, все из которых, кроме одного, должны были проводиться на атолле Бикини. Ниже приведен первоначальный график испытаний (по состоянию на февраль 1954 г.). [4]
Испытание «Эхо» было отменено из-за того, что конструкция жидкого топлива устарела после успеха « Браво» с сухим топливом , как отмечалось выше. Янки также был признан устаревшим, и устройство Джагхеда было заменено устройством «Рант II» (похожим на устройство Юнион ), которое было спешно завершено в Лос-Аламосе и доставлено в Бикини. В результате этой доработки оба устройства с мокрым топливом были исключены из графика испытаний.
Целью операции «Касл» было испытание дейтерида лития (LiD) в качестве топлива для термоядерного синтеза. Твердый при комнатной температуре LiD, если бы он работал, был бы гораздо более практичным, чем криогенное жидкое дейтериевое топливо в устройстве Айви Майка. Тот же принцип Теллера-Улама будет использоваться, что и в так называемом устройстве Айви Майка «Колбаска», но реакции синтеза были другими. Айви Майк сплавляла дейтерий с дейтерием, но устройства LiD синтезировали дейтерий с тритием. Тритий был произведен во время взрыва путем облучения лития быстрыми нейтронами .
Браво , Янки (II) и Юнион использовали литий, обогащенный изотопом Li-6 ( Браво и Янки использовали литий, обогащенный до 40% Li-6, тогда как литий, используемый в Юнионе , был обогащен до 95% Li-6), а Ромео и Кун были заправлены природным литием (92% Li-7, 7,5% Li-6). Использование природного лития было бы важно для способности США быстро расширить свои ядерные арсеналы во время гонки ядерных вооружений холодной войны, поскольку так называемые «Заводы по разработке сплавов» находились на ранней стадии в то время, когда был осуществлен Касл . Первый завод начал производство в конце 1953 года.
В качестве страховки параллельно продолжалась разработка жидкого дейтериевого оружия. Несмотря на то, что они были гораздо менее практичными из-за логистических проблем, связанных с транспортировкой, обращением и хранением криогенного устройства, гонка вооружений времен Холодной войны стимулировала спрос на жизнеспособное термоядерное оружие. Устройства «Шомпол» и «Джагхед» представляли собой конструкции на жидком топливе, значительно уменьшенные в размерах и весе по сравнению со своим так называемым предшественником «Колбаса». Устройство «Джагхед» в конечном итоге было использовано в качестве оружия, и оно использовалось ВВС США ограниченно , пока «сухие» водородные бомбы не стали обычным явлением.
Нектар не был термоядерным оружием в том же смысле, как остальная часть серии Castle . Несмотря на то, что для ускорения деления использовалось литиевое топливо , основным реакционным материалом на второй стадии были уран и плутоний. Подобно конфигурации Теллера-Улама, ядерный взрыв использовался для создания высоких температур и давлений для сжатия второй делящейся массы. В противном случае оно было бы слишком большим, чтобы обеспечить эффективную реакцию, если бы оно было вызвано обычными взрывчатыми веществами. Этот эксперимент был направлен на разработку оружия средней мощности для расширения боекомплекта (около 1-2 Мт против 4-8).
Многие виды термоядерного или термоядерного оружия производят большую часть или даже большую часть своей мощности за счет деления. Хотя изотоп урана U-238 не поддерживает цепную реакцию, он все равно делится при облучении интенсивным потоком быстрых нейтронов термоядерного взрыва. Поскольку урана-238 много и он не имеет критической массы , его можно добавлять (теоретически) почти в неограниченных количествах в качестве защитного средства вокруг термоядерной бомбы, помогая сдерживать реакцию термоядерного синтеза и выделяя собственную энергию деления. Например, быстрое деление тампера U-238 обеспечило 77% (8,0 мегатонн) мощности взрыва Айви Майк мощностью 10,4 Мт .
Самым заметным событием операции «Замок» стало испытание «Замок Браво» . Сухое топливо для «Браво» составляло 40% Ли-6 и 60% Ли-7. Ожидалось, что только Li-6 будет выделять тритий для реакции синтеза дейтерия-трития; Ожидалось, что Ли-7 будет инертным. Тем не менее Дж. Карсон Марк , глава отдела теоретического проектирования Лос-Аламоса, предположил, что « Браво » может «добиться больших успехов», оценивая, что устройство может производить взрывную мощность на 20% больше, чем первоначально рассчитывалось. [5] Из-за неожиданно большего выхода было обнаружено, что Li-7 в устройстве также подвергается размножению, которое производит тритий. На практике «Браво» превзошло ожидания на 150%, дав мощность 15 Мт — примерно в 1000 раз мощнее, чем оружие «Маленький мальчик» , использованное в Хиросиме . Замок Браво и по сей день остается крупнейшим взрывом, когда-либо осуществленным Соединенными Штатами, и пятым по величине взрывом водородной бомбы в мире.
Поскольку мощность Касл-Браво значительно превысила ожидаемую мощность, JTF-7 оказалась застигнутой врасплох. Большая часть постоянной инфраструктуры атолла Бикини была серьезно повреждена. Мощная тепловая вспышка вызвала пожар на расстоянии 20 морских миль (37 км) на острове Энеу (базовый остров атолла Бикини). [6] Последовавшие за этим осадки настолько загрязнили весь атолл, что JTF-7 не мог приблизиться к нему в течение 24 часов после испытания, и даже тогда время воздействия было ограничено. [7] По мере того, как осадки распространялись с подветренной стороны на восток, все больше атоллов были загрязнены радиоактивным кальциевым пеплом от сожженных подводных коралловых берегов. Хотя атоллы были эвакуированы вскоре после испытания, 239 маршаллов на атоллах Утирик , Ронгелап и Айлингине подверглись значительному уровню радиации. Также пострадали 28 американцев, дислоцированных на атолле Ронгерик . Последующие исследования зараженных людей начались вскоре после взрыва в рамках Проекта 4.1 , и хотя краткосрочные последствия радиационного воздействия для большинства жителей Маршалловых островов были умеренными и/или трудно поддающимися корреляции, долгосрочные последствия были выражены. Кроме того, 23 японских рыбака на борту «Дайго Фукурю Мару» также подверглись высокому уровню радиации. У них были симптомы радиационного отравления , а один член экипажа умер в сентябре 1954 года.
Сильное загрязнение и обширный ущерб от «Браво» задержали оставшуюся часть серии. Пересмотренный график испытаний был официально опубликован 14 апреля 1954 года. [8] К моменту публикации этой версии испытания Castle Romeo и Koon были завершены.
По мере продвижения операции «Замок» увеличение урожайности и радиоактивных осадков заставило пересмотреть места проведения испытаний. Хотя большая часть испытаний планировалась на баржах возле песчаной косы Иройдж, некоторые были перенесены в кратеры Браво и Юнион . Кроме того, Castle Nectar был перенесен с атолла Бикини в кратер Айви Майк в 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 «Касл» имела безоговорочный успех по внедрению устройств на сухом топливе. Конструкция «Браво» была быстро использована в качестве оружия и, как предполагается, стала прародителем гравитационной бомбы Мк-21 . Проектирование Mk-21 началось 26 марта 1954 года (всего через три недели после « Браво» ), а производство 275 единиц оружия началось в конце 1955 года. «Ромео» , опираясь на природный литий, был быстро превращен в бомбу Mk-17 , первую развертываемую бомбу. Американское термоядерное оружие [ 15] и к середине 1954 года было доступно стратегическим силам в качестве оружия экстренного назначения. Большинство сухотопливных устройств Касла в конечном итоге появились на вооружении и в конечном итоге стали предшественниками большинства термоядерных конфигураций.
Напротив, разработанный Ливермором Koon потерпел неудачу. Используя природный литий и сильно модифицированную конфигурацию Теллера-Улама , в ходе испытания было получено всего 110 килотонн при ожидаемой мощности в 1,5 мегатонны. Хотя инженеры Радиационной лаборатории надеялись, что это приведет к созданию новой многообещающей области оружия, в конечном итоге было установлено, что конструкция допускает преждевременный нагрев литиевого топлива, тем самым нарушая хрупкие условия термоядерного синтеза.
