Ядро демона представляло собой сферу из плутония , которая стала причиной двух фатальных радиационных аварий, когда ученые испытывали ее в качестве делящегося ядра ранней атомной бомбы . Он был изготовлен в рамках Манхэттенского проекта — проекта США по разработке ядерного оружия во время Второй мировой войны . Это была докритическая масса весом 6,2 килограмма (14 фунтов) и диаметром 8,9 сантиметра (3,5 дюйма).
Ядро готовилось к отправке на Тихоокеанский театр военных действий в составе третьего ядерного оружия, которое должно было быть сброшено на Японию, но когда Япония капитулировала , ядро было сохранено для испытаний и возможного последующего использования в случае нового 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 направлен на то, чтобы продемонстрировать, насколько близка активная зона к критичности с помощью тампера (слоя плотного материала). окружающий делящийся материал ). Тем не менее, ядро случайно попало в критическую конфигурацию. Физики Гарри Даглян (при первой аварии) и Луи Слотин (при второй аварии) перенесли острый лучевой синдром и вскоре умерли. В то же время заразились и другие присутствующие в лаборатории. Активная зона была переплавлена летом 1946 года, а материал был переработан для использования в других активных зонах.
Ядро демона (как и ядро, использованное при бомбардировке Нагасаки ) в собранном виде представляло собой твердую сферу массой 6,2 килограмма (14 фунтов) и диаметром 8,9 сантиметра (3,5 дюйма). Он состоял из трёх частей: двух плутониево-галлиевых полусфер и кольца, предназначенного для предотвращения «выбрасывания» потока нейтронов из стыкуемой поверхности между полусферами при имплозии . Сердцевина устройства, использованного в испытаниях «Тринити» на бомбардировочно-артиллерийском полигоне Аламогордо в июле, не имела такого кольца. [1] [2]
Очищенный плутоний был отправлен с Хэнфордской площадки в Вашингтоне в лабораторию в Лос-Аламосе ; 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", готово и передано в отдел контроля качества. Материал для «HS-7, R-3» находился на металлургическом участке Лос-Аламоса и также должен был быть готов к 5 сентября (неизвестно, позволит ли эта дата завершить изготовление неупомянутого «HS-8 » четвертого основной). [3] Металлурги использовали плутоний-галлиевый сплав, который стабилизировал аллотропную дельта-фазу ( δ ) плутония , чтобы его можно было подвергать горячему прессованию с получением желаемой сферической формы. Поскольку было обнаружено, что плутоний легко корродирует, сферу затем покрыли никелем. [4]
10 августа генерал-майор Лесли Р. Гроувс-младший написал генералу армии Джорджу Маршаллу , начальнику штаба армии Соединенных Штатов , чтобы сообщить ему следующее:
Следующая бомба имплозивного типа должна была быть готова к доставке к цели при первой же хорошей погоде после 24 августа 1945 года. Мы выиграли 4 дня на изготовление и рассчитываем отправить окончательные компоненты из Нью-Мексико 12 августа или 1945 года. 13-е. При условии отсутствия непредвиденных трудностей при изготовлении, транспортировке на театр военных действий или после прибытия на театр военных действий бомба должна быть готова к доставке при первой же подходящей погоде после 17 или 18 августа. [3]
Маршалл добавил аннотацию: «Оно не должно быть опубликовано в Японии без специального разрешения президента», поскольку президент Гарри С. Трумэн ждал, чтобы увидеть последствия первых двух атак. [3] На 13 августа была запланирована третья бомба . Ожидалось, что он будет готов к 16 августа и сброшен 19 августа. [3] Этому препятствовала капитуляция Японии 15 августа 1945 года, в то время как все еще велась подготовка к его отправке на Киртланд-Филд . Третье ядро осталось в Лос-Аламосе. [5]
Ядро в собранном виде было рассчитано на цену «-5 центов ». [6] В этом состоянии существует лишь небольшой запас прочности против внешних факторов, которые могут увеличить реактивность, в результате чего активная зона станет сверхкритической, а затем вызовет критическое состояние , кратковременное состояние быстрого увеличения энергии. [7] Эти факторы не являются распространенными в окружающей среде; это такие обстоятельства, как сжатие твердого металлического ядра (которое в конечном итоге станет методом, использованным для взрыва бомбы), добавление большего количества ядерного материала или установка внешнего отражателя, который будет отражать исходящие нейтроны обратно в ядро. Эксперименты, проведенные в Лос-Аламосе, приведшие к двум катастрофам со смертельным исходом, были разработаны для того, чтобы гарантировать, что активная зона действительно находится близко к критической точке, путем установки таких отражателей и наблюдения за тем, сколько отражения нейтронов требуется для достижения сверхкритичности. [6]
21 августа 1945 года плутониевое ядро произвело вспышку нейтронного излучения , которая привела к смерти физика Гарри Дагляна . Даглян допустил ошибку при проведении экспериментов с отражателем нейтронов на активной зоне. Он работал один; Охранник, рядовой Роберт Дж. Хеммерли, сидел за столом на расстоянии 10–12 футов (3–4 м) от него. [8] Активная зона была помещена в стопку кирпичей из карбида вольфрама , отражающих нейтроны , и добавление каждого кирпича приближало сборку к критичности. Пытаясь уложить еще один кирпич вокруг сборки, Даглян случайно уронил его на активную зону, что привело к тому, что активная зона перешла в сверхкритичность — самоподдерживающуюся критическую цепную реакцию . Он быстро сдвинул кирпич со сборки, но получил смертельную дозу радиации. Он умер через 25 дней от острого радиационного отравления . [9]
21 мая 1946 года [10] физик Луи Слотин и семь других сотрудников находились в лаборатории Лос-Аламоса, проводя еще один эксперимент по проверке близости активной зоны к критичности путем установки отражателей нейтронов. Слотин, покидавший Лос-Аламос, показывал технику Элвину К. Грейвсу , который будет использовать ее в заключительном испытании перед ядерными испытаниями операции «Перекресток» , запланированными месяцем позже на атолле Бикини . Оператору требовалось поместить две полусферы из бериллия (отражатель нейтронов) вокруг испытуемой активной зоны и вручную опустить верхний отражатель на активную зону, используя отверстие для большого пальца в полярной точке. По мере того как отражатели вручную перемещались все ближе и дальше друг от друга, детекторы нейтронов указывали скорость размножения нейтронов в активной зоне. Экспериментатору нужно было поддерживать небольшое расстояние между половинками отражателя, чтобы позволить достаточному количеству нейтронов выйти из активной зоны и оставаться ниже критического уровня. Стандартным протоколом было использование прокладок между половинками, поскольку полное закрытие их могло привести к мгновенному образованию критической массы и смертельному скачку мощности.
По несанкционированному протоколу Слотина прокладки не использовались. Верхняя половина рефлектора в какой-то момент опиралась прямо на нижнюю половину, а зазор в 180 градусов от этой точки поддерживался лезвием плоской отвертки в руке Слотина. Размер зазора между отражателями менялся подкручиванием отвертки. Слотин, склонный к браваде, [11] стал местным экспертом, проведя тест почти дюжину раз, часто в своих фирменных синих джинсах и ковбойских сапогах перед аудиторией, полной наблюдателей. Сообщается, что Энрико Ферми сказал Слотину и другим, что они будут «мертвы в течение года», если они продолжат проводить тест таким образом. [12] Ученые назвали это заигрывание с возможностью ядерной цепной реакции «щекоткой хвоста дракона», основываясь на замечании физика Ричарда Фейнмана , который сравнил эксперименты с «щекоткой хвоста спящего дракона». [13] [14]
В день аварии отвертка Слотина выскользнула наружу на долю дюйма, когда он опускал верхний отражатель, позволив отражателю упасть на место вокруг активной зоны. Мгновенно произошла вспышка света; активная зона стала сверхкритической, выпустив интенсивный всплеск нейтронного излучения, экспозиция которого была рассчитана на основе примерной половины секунды между моментом закрытия сферы и моментом, когда Слотин снял верхний отражатель. [6] Слотин быстро вывернул запястье, швырнув верхний снаряд на пол. [15] Положение тела Слотина над аппаратом защищало остальных от большей части нейтронного излучения, но он получил смертельную дозу нейтронного излучения в 1000 рад (10 Гр ) и гамма-излучения в 114 рад (1,14 Гр) менее чем за секунду. Слотин умер девять дней спустя от острого радиационного отравления.
Грейвс, следующий ближайший к ядру человек, наблюдал за Слотином через плечо и, таким образом, был частично прикрыт им. Он получил высокую, но несмертельную дозу радиации . Грейвс был госпитализирован на несколько недель с тяжелым радиационным отравлением. [8] Он умер 19 лет спустя, в возрасте 55 лет, от сердечной недостаточности . Хотя это могло быть вызвано воздействием радиации Грейвса, это заболевание могло быть наследственным, поскольку его отец также умер от сердечной недостаточности. [16] [17] [18]
О втором несчастном случае агентство Associated Press сообщило 26 мая 1946 года: «Четверо мужчин, получивших ранения в результате случайного воздействия радиации в государственной атомной лаборатории здесь [Лос-Аламос], были выписаны из больницы, а «непосредственное состояние» еще четырех человек удовлетворительное. Как сообщили сегодня военные, доктор Норрис Э. Брэдбери , директор проекта, сообщил, что люди были ранены в прошлый вторник во время того, что он назвал экспериментом с расщепляющимся материалом ». [19]
Позже были проведены исследования относительно здоровья мужчин. Первый отчет был опубликован в 1951 году. Более поздний отчет был составлен для правительства США и представлен в 1979 году. [8] Краткое изложение его выводов:
Двум машинистам, Полу Лонгу и еще одному неопознанному, находившимся в другой части здания, на расстоянии 20–25 футов (6–7,5 м), не была оказана медицинская помощь. [23]
После этих инцидентов ядро, первоначально известное как «Руфус», стали называть «ядром демона». [3] [24] Практические эксперименты по критичности были остановлены, а Шрайбер, один из выживших, разработал машины с дистанционным управлением и телекамеры для проведения таких экспериментов со всем персоналом на расстоянии четверти мили. [15]
Ядро демона предназначалось для использования в ядерных испытаниях операции «Перекресток», но после второй аварии, связанной с критичностью, потребовалось время, чтобы его радиоактивность снизилась и прошла повторная оценка воздействия продуктов деления, находящихся в нем, некоторые из которых были очень нейтронно-ядовитыми до желаемого уровня деления. Следующие два ядра были отправлены для использования в Эйбле и Бейкере , а ядро демона планировалось отправить позже для третьего испытания серии, предварительно названного Чарли , но это испытание было отменено из-за неожиданного уровня радиоактивности, возникшего в результате подводное испытание Бейкера и невозможность дезактивации боевых кораблей-мишеней. Активная зона была переплавлена летом 1946 года, а материал переработан для использования в других активных зонах. [24]
СМИ, связанные с ядром Demon, на Викискладе?
