stringtranslate.com

Ядро демона

Квадратное основание из металлических блоков, с меньшим квадратом металла наверху в центре, блок Купера («ядро»), находящийся в его центре. Линейка вдоль одной стороны основания показывает примерно 10,5 дюймов (270 мм) квадрата.
Воссоздание эксперимента, связанного с инцидентом 1945 года. Сфера плутония окружена блоками карбида вольфрама, действующими как отражатели нейтронов .

Демоническое ядро ​​представляло собой сферу из плутония , которая была вовлечена в две фатальные радиационные аварии, когда ученые испытывали ее как делящееся ядро ​​ранней атомной бомбы . Она была изготовлена ​​в рамках Манхэттенского проекта , американского проекта по разработке ядерного оружия во время Второй мировой войны . Это была субкритическая масса , которая весила 6,2 килограмма (14 фунтов) и была 8,9 сантиметра (3,5 дюйма) в диаметре.

Ядро было подготовлено к отправке на Тихоокеанский театр военных действий в качестве части третьего ядерного оружия , которое должно было быть сброшено на Японию, но после капитуляции Японии ядро ​​было сохранено для испытаний и возможного использования в будущем в случае другого конфликта.

Две аварии с критичностью произошли в Лос-Аламосской лаборатории в Нью-Мексико 21 августа 1945 года и 21 мая 1946 года. В обоих случаях эксперимент был призван продемонстрировать, насколько близка к критичности активная зона с тампером (слоем плотного материала, окружающего делящийся материал ). Тем не менее, активная зона была случайно переведена в критическую конфигурацию. Физики Гарри Даглиан (в первой аварии) и Луис Слотин (во второй аварии) пострадали от острого лучевого синдрома и вскоре умерли. В то же время другие присутствовавшие в лаборатории также подверглись облучению. Активная зона была расплавлена ​​летом 1946 года, а материал был переработан для использования в других активных зонах.

Производство и ранняя история

Ядро демона (подобно ядру, использованному при бомбардировке Нагасаки ) в собранном виде представляло собой сплошную сферу весом 6,2 кг (14 фунтов) и диаметром 8,9 см (3,5 дюйма). Оно состояло из трех частей, изготовленных из плутония-галлия : двух полусфер и противоструйного кольца, предназначенного для предотвращения «выброса» нейтронного потока из соединенной поверхности между полусферами во время имплозии . Ядро устройства, использованного в испытании Trinity на полигоне бомбардировок и артиллерийских испытаний в Аламогордо в июле, не имело такого кольца. [1] [2]

Два физика Гарри Даглян (в центре слева) и Луи Слотин (в центре справа) во время теста Тринити . Оба погибли в результате сверхкритических аварий с участием «демонического ядра».

Очищенный плутоний был отправлен с объекта Хэнфорд в Вашингтоне в лабораторию Лос-Аламоса ; инвентарный документ от 30 августа показывает, что Лос-Аламос израсходовал "HS-1, 2, 3, 4; R-1" (компоненты бомб Тринити и Нагасаки ) и имел в своем распоряжении "HS-5, 6; R-2", готовый и находящийся в руках контроля качества. Материал для "HS-7, R-3" находился в металлургическом отделе Лос-Аламоса и также был готов к 5 сентября (неясно, позволяла ли эта дата изготовление неупомянутого "HS-8 " для завершения четвертого ядра). [3] Металлурги использовали сплав плутония с галлием, который стабилизировал аллотропную фазу дельта ( δ ) плутония, чтобы его можно было подвергнуть горячему прессованию в желаемую сферическую форму. Поскольку было обнаружено, что плутоний легко подвергается коррозии, сферу затем покрыли никелем. [4]

10 августа генерал-майор Лесли Р. Гроувс -младший написал генералу армии Джорджу К. Маршаллу , начальнику штаба армии Соединенных Штатов , следующее:

Следующая бомба имплозивного типа должна была быть готова к доставке на цель при первой хорошей погоде после 24 августа 1945 года. Мы выиграли 4 дня в производстве и рассчитываем отправить последние компоненты из Нью-Мексико 12 или 13 августа. При условии отсутствия непредвиденных трудностей при производстве, транспортировке на театр или после прибытия на театр, бомба должна быть готова к доставке при первой подходящей погоде после 17 или 18 августа. [3]

Маршалл добавил аннотацию: «Она не должна быть сброшена на Японию без прямого разрешения президента», по приказу президента Гарри С. Трумэна . [3] 13 августа была запланирована третья бомба . Ожидалось, что она будет готова к 16 августа, чтобы быть сброшенной 19 августа. [3] Это было предопределено капитуляцией Японии 15 августа 1945 года, когда все еще велась подготовка к ее отправке на Киртланд-Филд . Третье ядро ​​оставалось в Лос-Аламосе. [5]

Первый инцидент

После сборки ядро ​​было спроектировано так, чтобы находиться на уровне «−5 центов ». [6] В этом состоянии существует лишь небольшой запас прочности против внешних факторов, которые могут увеличить реактивность, заставив ядро ​​стать сверхкритическим, а затем вызвать критическое состояние , кратковременное состояние быстрого увеличения энергии. [7] Эти факторы не распространены в окружающей среде; они могут возникнуть только в таких условиях, как сжатие твердого металлического ядра (что в конечном итоге станет методом, используемым для взрыва бомбы), добавление большего количества ядерного материала или предоставление внешнего отражателя, который будет отражать исходящие нейтроны обратно в ядро. Эксперименты, проведенные в Лос-Аламосе, приведшие к двум фатальным авариям, были разработаны для того, чтобы гарантировать, что ядро ​​действительно близко к критической точке, путем размещения таких отражателей и наблюдения за тем, какое отражение нейтронов требуется для достижения сверхкритичности. [6]

21 августа 1945 года плутониевое ядро ​​произвело всплеск нейтронного излучения , что привело к смерти физика Гарри Дагляна . Даглян допустил ошибку во время проведения экспериментов с отражателем нейтронов на ядре. Он работал один; охранник, рядовой Роберт Дж. Хеммерли, сидел за столом на расстоянии 10–12 футов (3–4 м) от него. [8] Ядро было помещено в стопку отражающих нейтроны кирпичей из карбида вольфрама , и добавление каждого кирпича приближало сборку к критичности. Пытаясь уложить еще один кирпич вокруг сборки, Даглян случайно уронил его на ядро ​​и тем самым заставил ядро ​​войти в сверхкритичность, самоподдерживающуюся критическую цепную реакцию . Он быстро убрал кирпич со сборки, но получил смертельную дозу радиации. Он умер 25 дней спустя от острого радиационного отравления . [9]

Второй инцидент

Воссоздание эксперимента 1946 года. Видна полусфера, но не видно сердцевины внутри. Бериллиевая полусфера удерживается отверткой.
Схема, которую врачи использовали для определения количества радиации, которому подвергся каждый человек в комнате во время экскурсии.
Рисунок, основанный на приведенном выше эскизе.

21 мая 1946 года [10] физик Луис Слотин и еще семь сотрудников находились в лаборатории Лос-Аламоса, проводя еще один эксперимент по проверке близости активной зоны к критичности путем размещения нейтронных отражателей. Слотин, который покидал Лос-Аламос, показывал эту технику Элвину С. Грейвсу , который должен был использовать ее в последнем тесте перед ядерными испытаниями Operation Crossroads, запланированными месяцем позже на атолле Бикини . Для этого оператору требовалось разместить две полусферы бериллия (нейтронный отражатель) вокруг проверяемого ядра и вручную опустить верхний отражатель над ядром, используя отверстие для большого пальца в полярной точке. По мере того, как отражатели вручную перемещались ближе и дальше друг от друга, нейтронные детекторы показывали скорость размножения нейтронов в ядре. Экспериментатору нужно было поддерживать небольшое расстояние между половинами отражателя, чтобы позволить достаточному количеству нейтронов выйти из ядра, чтобы оставаться ниже критичности. Стандартным протоколом было использование прокладок между половинками, поскольку полное их смыкание могло привести к мгновенному образованию критической массы и смертельному скачку мощности.

Согласно собственному неодобренному протоколу Слотина, прокладки не использовались. Верхняя половина отражателя покоилась прямо на нижней половине в одной точке, в то время как 180 градусов от этой точки поддерживался зазором с помощью лезвия плоской отвертки в руке Слотина. Размер зазора между отражателями изменялся путем поворота отвертки. Слотин, который был склонен к браваде, [11] стал местным экспертом, проводя тест почти дюжину раз, часто в своих фирменных синих джинсах и ковбойских сапогах перед полной комнатой наблюдателей. Сообщается, что Энрико Ферми сказал Слотину и другим, что они «умрут в течение года», если продолжат проводить тест таким образом. [12] Ученые назвали это заигрывание с возможностью ядерной цепной реакции «щекотанием хвоста дракона», основываясь на замечании физика Ричарда Фейнмана , который сравнил эксперименты с «щекотанием хвоста спящего дракона». [13] [14]

В день аварии отвертка Слотина выскользнула наружу на долю дюйма, когда он опускал верхний отражатель, позволив отражателю встать на место вокруг ядра. Мгновенно произошла вспышка света; ядро ​​стало сверхкритическим, выпустив интенсивный всплеск нейтронного излучения, воздействие которого было рассчитано на основе предполагаемой половины секунды между закрытием сферы и снятием Слотином верхнего отражателя. [6] Слотин быстро повернул запястье, опрокинув верхнюю оболочку на пол. [15] Положение тела Слотина над аппаратом защитило остальных от большей части нейтронного излучения, но он получил смертельную дозу в 1000  рад (10  Гр ) нейтронного и 114 рад (1,14 Гр) гамма-излучения менее чем за секунду. Слотин умер девять дней спустя от острого радиационного отравления.

Грейвс, следующий ближайший человек к ядру, наблюдал за Слотином через плечо и, таким образом, был частично им защищен. Он получил высокую, но не смертельную дозу радиации . Грейвс был госпитализирован на несколько недель с тяжелым отравлением радиацией. [8] Он умер 19 лет спустя, в возрасте 55 лет, от сердечной недостаточности . Хотя это могло быть вызвано воздействием радиации на Грейвса, это состояние могло быть наследственным, так как его отец также умер от сердечной недостаточности. [16] [17] [18]

О втором несчастном случае сообщило агентство Associated Press 26 мая 1946 года: «Четверо мужчин, пострадавших в результате случайного воздействия радиации в правительственной атомной лаборатории здесь [в Лос-Аламосе], были выписаны из больницы, а «непосредственное состояние» еще четверых удовлетворительное, сообщила сегодня армия. Доктор Норрис Э. Брэдбери , директор проекта, сказал, что мужчины получили ранения во вторник в результате того, что он назвал экспериментом с расщепляемым материалом ». [19]

Медицинские исследования

Позже были проведены исследования, касающиеся здоровья мужчин. Ранний отчет был опубликован в 1951 году. Более поздний отчет был составлен для правительства США и представлен в 1979 году. [8] Краткое изложение его результатов:

Двое машинистов, Пол Лонг и еще один, неопознанный, в другой части здания, на расстоянии 20–25 футов (6–7,5 м) от него, не были охвачены лечением. [23]

После этих инцидентов ядро, первоначально известное как «Руфус», стали называть «ядровым демоном». [3] [24] Практические эксперименты по критичности были прекращены, а Шрайбер, один из выживших, спроектировал машины с дистанционным управлением и телекамеры для проведения таких экспериментов со всем персоналом на расстоянии четверти мили. [15]

Планируемое использование и судьба ядра

Ядро демона предназначалось для использования в ядерных испытаниях Operation Crossroads, но после второй аварии с критичностью потребовалось время для снижения его радиоактивности и для его повторной оценки на предмет воздействия содержащихся в нем продуктов деления , некоторые из которых были очень ядовиты для нейтронов до желаемого уровня деления. Следующие два ядра были отправлены для использования в Able и Baker , а ядро ​​демона планировалось отправить позже для третьего испытания серии, предварительно названного Charlie , но это испытание было отменено из-за неожиданного уровня радиоактивности, возникшего в результате подводного испытания Baker и невозможности дезактивации целевых военных кораблей. Ядро было расплавлено летом 1946 года, а материал переработан для использования в других ядрах. [24]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Веллерстайн, Алекс. «Вы не знаете Толстяка». Блог с ограниченным доступом. Архивировано из оригинала 7 апреля 2014 г. Получено 4 апреля 2014 г.
  2. ^ Костер-Маллен, Джон (2010). Основные различия, из "Атомные бомбы: совершенно секретная внутренняя история маленького мальчика и толстяка". Архивировано из оригинала 27 апреля 2014 года . Получено 4 апреля 2014 года .Ошибка: в подписи к иллюстрации указано, что ядро ​​Fat Man было покрыто серебром; оно было покрыто никелем, поскольку серебряное покрытие на ядре гаджета вздулось. Диск на рисунках — это прокладка из золотой фольги.
  3. ^ abcde Wellerstein, Alex. "The Third Core's Revenge". Блог с ограниченным доступом. Архивировано из оригинала 7 апреля 2014 г. Получено 4 апреля 2014 г.
  4. ^ Бейкер, Ричард Д.; Хеккер, Зигфрид С.; Харбур, Делберт Р. (1983). «Плутоний: кошмар военного времени, но мечта металлурга» (PDF) . Los Alamos Science (зима/весна). Los Alamos National Laboratory: 142–151. Архивировано (PDF) из оригинала 17 октября 2011 г. . Получено 22 ноября 2010 г. .
  5. ^ Шрайбер, Ремер ; Роудс, Ричард (1993). «Интервью Рамера Шрайбера». Архивировано из оригинала 29 апреля 2015 года . Проверено 28 мая 2015 г.Рамер Шрайбер дает интервью Ричарду Роудсу
  6. ^ abc Маклафлин, Томас П.; Монахан, Шин П.; Прувост, Норман Л.; Фролов Владимир Владимирович; Рязанов Борис Георгиевич; Свиридов, Виктор И. (май 2000 г.). Обзор инцидентов, связанных с критичностью, редакция 2000 г. (LA-13638) (PDF) (Отчет). стр. 70–78. Архивировано (PDF) из оригинала 22 июля 2014 г. Проверено 18 мая 2014 г.
  7. ^ Стейтер, Роберт Г. (13 декабря 2012 г.). «Быстрая критичность: концепция с ложными полномочиями». Nuke Facts. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Получено 27 сентября 2015 г.
  8. ^ abcdefghijklmn Hempelman, Louis Henry; Lushbaugh, Clarence C.; Voelz, George L. (19 октября 1979 г.). Что случилось с выжившими после ранних ядерных аварий в Лос-Аламосе? (PDF) . Конференция по готовности к радиационным авариям. Ок-Ридж: Научная лаборатория Лос-Аламоса . LA-UR-79-2802. Архивировано (PDF) из оригинала 12 сентября 2014 г. . Получено 5 января 2013 г. . Номера пациентов в этом документе обозначены следующим образом: 1 – Даглян, 2 – Хеммерли, 3 – Слотин, 4 – Грейвс, 5 – Клайн, 6 – Янг, 7 – Клири, 8 – Челески, 9 – Шрайбер, 10 – Перлман.
  9. ^ Миллер, Ричард Л. (1991). Под облаком: Десятилетия ядерных испытаний. The Woodlands, Texas: Two Sixty Press. С. 68, 77. ISBN 0-02-921620-6.
  10. ^ ab "A Review of Criticality Accidents" (PDF) . Los Alamos Scientific Laboratory . 26 сентября 1967 г. Архивировано (PDF) из оригинала 18 января 2017 г. . Получено 12 августа 2015 г. .
  11. ^ «Демоническое ядро: как один человек голыми руками вмешался во время ядерной аварии». IFLScience . 17 мая 2021 г.
  12. ^ Уэлсом, Эйлин (1999). Файлы плутония. Нью-Йорк: Dial Press. стр. 184. ISBN 978-0-385-31402-2. Получено 18 ноября 2012 г. .
  13. ↑ Вебер, Брюс (10 апреля 2001 г.). «Театральный обзор; Трагическая гордыня ученого достигает критической массы на сцене». The New York Times . Архивировано из оригинала 3 ноября 2012 г. Получено 12 ноября 2007 г.
  14. ^ Шеперд-Барр, Кирстен; Люстиг, Гарри (ноябрь–декабрь 2002 г.). «Наука как театр: скольжение отвертки». American Scientist . 90 (6). Sigma Xi : 550–555. Bibcode : 2002AmSci..90..550S. doi : 10.1511/2002.6.550. S2CID  208868168. Архивировано из оригинала 20 мая 2017 г.
  15. ^ abc Calloway, Larry (июль 1995 г.). "Nuclear Naiveté" (PDF) . Albuquerque Journal . Архивировано из оригинала (PDF) 16 августа 2015 г. . Получено 12 августа 2015 г. .
  16. ↑ Клиффорд Т. Хоникер (19 ноября 1989 г.). «Жертвы радиации в Америке: скрытые файлы». The New York Times . стр. 11. Архивировано из оригинала 31 августа 2016 г.
  17. ^ Олсоп, Стюарт; Роберт Э. Лапп (6 марта 1954 г.). «Странная смерть Луи Слотина» (PDF) . Saturday Evening Post . Том 226, № 36. стр. 25 и далее. Архивировано из оригинала (PDF) 17 октября 2014 г. Получено 3 апреля 2014 г.
  18. ↑ Клиффорд Т. Хоникер (19 ноября 1989 г.). «Жертвы радиации в Америке: скрытые файлы». The New York Times . Архивировано из оригинала 17 февраля 2012 г. Получено 23 апреля 2011 г.
  19. ↑ Associated Press, «Несколько человек ранены в лаборатории атомной бомбы», The San Bernardino Daily Sun , Сан-Бернардино, Калифорния, понедельник, 27 мая 1946 г., том 52, страница 1.
  20. ^ "Теодор Перлман в переписи 1940 года | Ancestry®". Ancestry.com .
  21. ^ Штат Калифорния. Индекс смертности в Калифорнии, 1940–1997. Сакраменто, Калифорния, США: Департамент здравоохранения штата Калифорния, Центр статистики здравоохранения.
  22. ^ Американская комиссия по военным памятникам. Список почетных ветеранов Корейской войны. Ancestry.com. Списки жертв Первой мировой войны, Второй мировой войны и Корейской войны [база данных в режиме онлайн]
  23. ^ "Louis Slotin". The Atomic Heritage Foundation. Архивировано из оригинала 7 апреля 2014 года . Получено 4 апреля 2014 года .
  24. ^ ab Wellerstein, Alex (21 мая 2016 г.). «Демоническое ядро ​​и странная смерть Луи Слотина». The New Yorker . Архивировано из оригинала 24 мая 2016 г. Получено 22 мая 2016 г.

Внешние ссылки