"Demoniczne jądro"

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 09:39

Prawdziwa historia małej kuli plutonu, ludzi, których zabiła, i naukowców, którzy ją rozwalili.

BOMBA

We wtorek, 21 sierpnia 1945 roku, amerykański fizyk Harry Daghlian pracował w ultra-tajnym laboratorium Los Alamos National Laboratory w Nowym Meksyku. Przeprowadził bardzo delikatny eksperyment: Daghlian umieszczał kawałki metalu w kształcie kawałków metalu wokół kawałka plutonu, bardzo niestabilnego paliwa używanego w większości bomb nuklearnych. A on stawał się coraz bardziej niestabilny przy każdej cegle, którą wokół niego umieścił.

Daghlian (wymawiane "DAHL-ee-an") był częścią rządowego Projektu Manhattan, który od 1942 roku pracował nad opracowaniem pierwszych na świecie bomb atomowych. I odnieśli sukces: zaledwie kilka tygodni przed eksperymentem Daghliana dwie japońskie bomby atomowe zostały zrzucone na japońskie miasta Hiroszimę i Nagasaki. Bomby zabiły natychmiast co najmniej 100 000 ludzi, a w następnych dniach wiele dziesiątków tysięcy. Niecały tydzień po tych bombardowaniach Japonia poddała się aliantom, kończąc II wojnę światową.

Dla Daghliana i jego kolegów naukowców oznaczało to znacznie więcej pracy.

NOWE I ULEPSZONE

Stany Zjednoczone były jedynym krajem na świecie dysponującym bronią jądrową, ale rząd wiedział, że to nie potrwa długo. Gdyby Ameryka miała przetrwać w świecie z uzbrojonymi w broń nuklearną wrogami, było to uzasadnione, naród będzie musiał nadal produkować tę broń i sprawić, by były jeszcze bardziej skuteczne. Właśnie z tego powodu Daghlian wykonywał konkretną pracę, którą wykonywał tej nocy w Los Alamos.

Harry Daghlian miał zaledwie 24 lata. Został przeniesiony do Projektu Manhattan w 1943 roku, kiedy był jeszcze uczniem fizyki - wyjątkowo błyskotliwym - na Uniwersytecie Purdue w Indianie. Pomagał przy opracowywaniu bomb używanych w Japonii, które, zważywszy na ich niszczące skutki, w rzeczywistości nie były zbyt dobrymi bombami atomowymi. W końcu wybuchły tylko drugie i trzecie (jedna bomba testowa została zdetonowana w Nowym Meksyku zaledwie trzy tygodnie przed dwoma w Japonii).

Jednym z głównych problemów naukowców było ustalenie, jak w pełni wykorzystać paliwo jądrowe bomby. O dziwo, obie bomby użyte podczas ataków na Japonię używały tylko niewielkich frakcji swojego paliwa do wywoływania eksplozji. A efektywne wykorzystanie paliwa bomby polega na neutronach.

TANIEC NEUTRON

Najpopularniejszym rodzajem paliwa używanego w broni jądrowej jest pluton znany jako pluton-239 lub Pu-239.

Pu-239 jest naturalnie radioaktywny, co oznacza, że jego atomy w naturalny sposób emitują cząstki z ich jąder. Niektóre z tych cząstek to neutrony. (Jest to znane jako promieniowanie neutronowe.) Neutrony są bardzo duże, ponieważ cząsteczki atomowe są tak duże, że jeśli neutron emitowany z jednego atomu zdarzy się uderzyć w inny atom, może on faktycznie "rozbić" i spowodować wyrzucenie drugiego atomu niektóre z jego własnych neutronów.
Proces ten przebiega normalnie bardzo powoli, ponieważ większość promieniujących neutronów po prostu odlatuje. Cała idea broni jądrowej polega na powstrzymaniu neutronów w plutonie, co przyspiesza proces rozszczepiania - neutrony niszcząc atomy, powodując emisję coraz większej ilości neutronów, rozbijając coraz więcej atomów - aż do całkowitej utraty kontroli.
Liczby związane z tą reakcją łańcuchową są prawie zbyt duże, aby je zgłębić: w eksplozji bomby atomowej atomy paliwa jądrowego są dzielone przez tryliony i tryliony bilionów razy … w setkach miliardowych części sekundy. Ponieważ każdy podział każdego atomu uwalnia energię, połączone splątanie trylionów atomów w tak niemożliwie krótkim czasie uwalnia absolutnie fenomenalną ilość energii - stąd moc bomb atomowych.

I to małe pudełko, które Harry Daghlian budował tej nocy w sierpniu 1945 r., Miało zawierać neutrony.

PODSTAWOWE WARTOŚCI

Daghlian pracował z szarą kulą Pu-239 wielkości kuli wielkości softballu. Było to w zasadzie jądro lub bomba atomowej bomby - część, która eksploduje. Przeprowadzał eksperymenty z rdzeniem, aby określić, czy to odpowiednia wielkość i gęstość podtrzymują reakcję łańcuchową - tak, by mógł być użyty w rzeczywistej bombie.

Daghlian zaczął otaczać rdzeń cegłami z węglika wolframu, bardzo gęstym metalem, który odbija promieniowanie neutronowe. Im bardziej zamknięty w metalu rdzeń, tym więcej neutronów odbijało się od jądra, a nie po prostu odlatuje. Oznaczało to, że szybkość obrywania neutronów i rozszczepiania atomów w rdzeniu wzrosła, gdy Daghlian dodawał coraz więcej klocków. (Licznik geigera wskazał, czy eksperyment działał, klikając szybciej i szybciej.) Dwie bardzo ważne uwagi:

Daghlian chciał, aby reakcja łańcuchowa wzrosła do poziomu tuż poniżej stanu krytycznego, co oznacza kontrolowaną reakcję łańcuchową.
Nie chciał, aby reakcja urosła do stanu nadkrytycznego, co oznacza, że narastała ona całkowicie poza kontrolą.

Używając cegieł, Daghlian zbudował ściany, około dziesięciu cali na boku i dziesięć cali wysokości, wokół plutonu. Następnie wziął cegłę i powoli ustawił ją - po prostu trzymał ją w dłoni - nad otworem w górnej części konstrukcji, tuż nad rdzeniem.Licznik geigera kliknął dziko. Wystarczająco dużo neutronów odbijało się teraz w jądrze, że zmierza w kierunku stanu nadkrytycznego.

Daghlian podszedł, by oderwać cegłę … i upuścił ją.

O O

Cegła wylądowała tuż nad kulą plutonu. Pluton został teraz skutecznie otoczony przez materiał odbijający neutron i natychmiast nadkrył. Rozległ się niebieski błysk - efekt nagłego uwolnienia promieniowania - i licznik geigera krzyczał. Daghlian w panice chwycił upuszczoną cegłę … i upuścił ją. Próbował przewrócić stół, nad którym pracował, ale był zbyt ciężki. W końcu zaczął odgarniać cegły z plutonu, jeden po drugim. Reakcja łańcuchowa w końcu ustała, a licznik geigera uspokoił się. Mniej więcej jedna minuta minęła. To była jedna minuta za dużo dla Harry'ego Daghliana. Był narażony na olbrzymią ilość promieniowania. W ciągu kilku godzin poczuł mdłości, pierwsze oznaki choroby popromiennej. Sprawdził się w szpitalu. Po kilku dniach jego ręce, które odczuły ciężar promieniowania, zaczęły pękać z powodu poparzeń. Z czasem pogarszał się stopniowo, a 15 września dwadzieścia pięć dni po wypadku Harry Daghlian zmarł.

DRUGA OFIARA

Dziewięć miesięcy po śmierci Daghliana, w maju 1946 r., Rdzeń, nad którym eksperymentował, został przeznaczony do użycia w rzeczywistej bombie, która wybuchła podczas testu nad Pacyfikiem. 21 maja Louis Slotin, przyjaciel i kolega Daghliana (był na wakacjach podczas wypadku) postanowił przeprowadzić na nim ostatni eksperyment.

Eksperyment Slotina był podobny do eksperymentu Daghliana, ale zamiast używać cegieł z węglika wolframu, miał dwie półkule w kształcie misy wykonane z berylu - kolejny metal, który działa jak reflektor neutronowy. (Dwie półkule można połączyć, tworząc pustą kulę, pusta była odpowiedniej wielkości, aby pomieścić rdzeń plutonowy.) Jedna z półkul siedziała w ramie na stole. Slotin umieścił w nim rdzeń plutonu, a następnie drugą półkulę nad rdzeniem … ale nie na całej linii. Nie mógł zakryć rdzenia i pozwolić mu być całkowicie otoczonym przez beryle odbijające neutrony lub, tak jak stało się to z Daghlianem, zaczęłaby się niekontrolowana reakcja łańcuchowa. Ale tak się właśnie stało.

NIE ZNOWU

Eksperyment, który Slotin wykonywał z półkulami berylu, wymagał od niego wsunięcia końcówki zwykłego śrubokrętu (tak, śrubokręta) pod krawędź czapki berylu, podniesienia go i opuszczenia, zauważając przy użyciu licznika geigera, ile Powstała reakcja łańcuchowa. Miał też używać klinów bezpieczeństwa, które zapewniłyby, że jeśli śrubokręt się ześlizgnie, czapka berylu nie spadnie i nie pokryje rdzenia. Ale Slotin nie użył klinów … a śrubokręt się poślizgnął.

Czapeczka berylu opadła, rdzeń całkowicie się zamknął i natychmiast nadkrył. Co gorsza: przy stole stało siedem innych osób, obserwujących pracę Slotina. Podobnie jak w wypadku Daghliana, nastąpił natychmiastowy niebieski błysk, a licznik Geigera zaczął szaleńczo tykać. (Ludzie w pokoju później powiedzieli, że również odczuli przypływ ciepła.) Do wielkich zasług Slotina, od razu postawił się na olbrzymie ryzyko, oddzielając sfery - gołymi rękami - tym samym zatrzymując reakcję. W ten sposób otrzymał dawkę promieniowania kilkakrotnie większą niż Daghlian. Efekt pojawił się niemal natychmiast; wymiotował już, gdy wychodził z laboratorium. Dziewięć dni później, po tym, co można określić tylko jako okres straszliwego cierpienia, Slotin zmarł. "Demoniczny rdzeń", jak wkrótce naukowcy z Los Alamos, zabił swoją drugą ofiarę.

KONIEC?

Zdumiewającą częścią tej całej historii było to, że wypadek Daghliana miał miejsce wieczorem. Pracował już na zwykłej, dziennej zmianie, ale po obiedzie wrócił do laboratorium około godziny 9:30. Nie powinien tego robić. I zdecydowanie nie powinien przeprowadzać krytycznych eksperymentów bez obecności innego naukowca. Do dziś nikt nie wie, dlaczego był tam tej nocy. A nieodpowiedzialność Slotina za brak klinów bezpieczeństwa? Nikt też nie wie, dlaczego tak się stało. Smutną rzeczywistością jest to, że nie były to jedyne ofiary Demonicznego Rdzenia:

Prywatny wojsko Robert J. Hemmerly, lat 29, służył jako strażnik w laboratorium, gdy miał miejsce wypadek Daghliana. Siedział przy biurku czytając gazetę w odległym końcu laboratorium, kiedy zobaczył niebieski błysk. Zmarł 33 lata później, w wieku 62 lat, z białaczką, która prawdopodobnie została wywołana przez jego narażenie na promieniowanie podczas wypadku.
Alvin Graves był osobą najbliższą Slotinowi podczas wypadku. Czynność Slotina polegająca na oddzieleniu półkul częściowo osłoniła Gravesa, ale mimo to był hospitalizowany przez kilka tygodni z ciężkim zatruciem popromiennym. Rozwinął kilka trwałych problemów zdrowotnych, w tym utratę wzroku, i zmarł 18 lat później, w wieku 55 lat, z powodu powikłań związanych z promieniowaniem.
Spośród sześciu pozostałych w pokoju z Slotinem, uważa się, że trzech istotnie skróciło ich życie przez Demoniczny Rdzeń.

1 lipca 1946 r. Rozmiar puszystego Pu-239, który zabił dwóch najważniejszych naukowców w Ameryce, został zdetonowany w pobliżu wysp Bikini na Oceanie Spokojnym, w czwartej eksplozji bomby atomowej w historii. Rdzeń Demona już nie istniał.

Test bombowy Bikini, który wykończył Demon Core, użył znacznie większego procentowego paliwa jądrowego niż jego poprzednicy i był mocniejszy o kilka kiloton (siła wybuchu tysiąca ton TNT).
Kilka bezzałogowych statków zakotwiczono w strefie zrzutu, aby zbadać wpływ bomby. Na kilku z tych statków zamknięto 57 świnek morskich, 109 myszy, 146 świń, 176 kóz i 3030 białych szczurów. Byli tam, aby naukowcy mogli badać skutki bomb jądrowych na zwierzęta. Bomba zabiła natychmiast 10 proc. większość z pozostałych zmarła z powodu zatrucia popromiennego w ciągu następnych tygodni.
Co najmniej jedno z tych zwierząt uciekło przed gniewem Demonicznego Rdzenia i zrobiło to trochę celebryty: 50-funtowa świnia znana jako "Świnia 311" znajdowała się na pokładzie starego statku wojennego w strefie zrzutu. (Była zamknięta w toalecie oficerskiej statku.) Detonacja zatonęła na statku - ale marynarze później odkryli, że Świnka 311 płynie w oceanie. Została zabrana do Instytutu Medycznego Marynarki Wojennej w Bethesda w stanie Maryland, gdzie mieszkała przez następne trzy lata, osiągając gigantyczne 600 funtów. W 1949 roku Pig 311 została przekazana do National Zoo w Waszyngtonie, gdzie stała się jedną z najpopularniejszych wystaw. Zmarła tam w 1950 roku.
Jeśli chcesz uzyskać lepszy obraz tego, co robił Louis Slotin w swoim eksperymencie, obejrzyj film z 1989 roku Grubas i mały chłopiec o Projekcie Manhattan. John Cusack gra w nim naukowca, który wykonuje dość trafną wersję wypadku Slotina.