Ядро демона - Википедия - Demon core

Воссоздание эксперимента, связанного с инцидентом 1945 года. Сфера плутония окружена нейтроноотражающий карбид вольфрама блоки.

В ядро демона был сферическим 6,2 кг (14 фунтов) докритическая масса из плутоний Диаметром 89 миллиметров (3,5 дюйма), произведено в Вторая Мировая Война усилиями Соединенных Штатов по разработке ядерного оружия Манхэттенский проект, как делящийся ядро для раннего Атомная бомба, который участвовал в двух аварии с критичностью 21 августа 1945 г. и 21 мая 1946 г. Ядро было предназначено для использования в возможном третьем ядерном боезаряде, которое будет сброшено на Японию, но когда капитуляция Японии сделала это ненужным, оно было использовано для испытаний. Он был разработан с небольшим запасом прочности, чтобы обеспечить успешный взрыв бомбы. Устройство ненадолго ушло сверхкритический когда он был случайно помещен в сверхкритические конфигурации во время двух отдельных экспериментов, призванных гарантировать, что активная зона действительно была близка к критической точке. Инциденты произошли в Лос-Аламосская лаборатория в 1945 и 1946 годах, что привело к острой радиационное отравление и последующие смерти ученых Гарри Даглян и Луи Слотин, соответственно. После этих инцидентов сферический плутоний основной называлось «ядро демона».

Производство и ранняя история

Демон основной (как и второе ядро, используемое в бомбардировка Нагасаки ) представляла собой твердую сферу весом 6,2 кг (14 фунтов) и диаметром 89 мм (3,5 дюйма). Он состоял из трех частей: двух плутоний-галлий полушария и кольцо, предназначенные для удержания нейтронный поток от «струйного выброса» стыкованной поверхности между полушариями при имплозии. Ядро устройства, используемого в Ядерное испытание троицы на Аламогордо Бомбардировочный и артиллерийский полигон в июле такого кольца не было.[1][2]

Два физика Гарри Даглян (в центре слева) и Луи Слотин (в центре справа) во время Тринити-тест

В изысканный плутоний был доставлен из Хэнфорд сайт в Штата Вашингтон к Лос-Аламосская лаборатория; 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 находится в руках контроля качества. Материал для «HS-7, R-3» находился в металлургической секции Лос-Аламоса, и он также будет готов к 5 сентября (неясно, допускалась ли эта дата для не упомянутого «HS-8»."изготовление четвертого ядра).[3] Металлурги использовали плутоний-галлиевый сплав, который стабилизировал δ-фазу аллотроп плутония так могло быть горячее прессование в желаемую сферическую форму. Поскольку было обнаружено, что плутоний легко корродирует, сфера была покрыта никель.[4]

10 августа Генерал майор Лесли Р. Гровс младший написал в Генерал армии Джордж К. Маршалл, то Начальник штаба армии США, чтобы сообщить ему, что:

Следующая бомба имплозивного типа должна была быть готова к доставке на цель в первую хорошую погоду после 24 августа 1945 года. Мы получили 4 дня производства и ожидаем отгрузить последние компоненты из Нью-Мексико 12 августа или 13-е. При отсутствии непредвиденных сложностей при изготовлении, транспортировке в театр или после прибытия в театр, бомба должна быть готова к доставке в первую подходящую погоду после 17 или 18 августа.[3]

Маршалл добавил аннотацию: «Он не должен быть выпущен в Японии без специального разрешения президента», как президент. Гарри С. Трумэн ждал, чтобы увидеть результаты первых двух атак.[3] 13 августа была запланирована третья бомба. Ожидалось, что он будет готов к 16 августа и будет снят с производства 19 августа.[3] Это было предотвращено Капитуляция Японии 15 августа 1945 г., пока все еще велась подготовка к его доставке в Киртланд Филд. Третье ядро ​​осталось в Лос-Аламосе.[5]

Первый инцидент

Ядро в сборе было рассчитано на "−5 центы ".[6] В этом состоянии имеется лишь небольшой запас прочности против посторонних факторов, которые могут увеличить реактивность, что приведет к выходу активной зоны из строя. сверхкритический, а потом срочный критический, краткое состояние быстрого увеличения энергии.[7] Эти факторы не распространены в окружающей среде; это такие обстоятельства, как сжатие твердого металлического ядра (что в конечном итоге могло бы стать методом, используемым для взрыва бомбы), добавление большего количества ядерного материала или обеспечение внешнего отражателя, который бы отражал исходящий нейтроны обратно в ядро. Эксперименты, проведенные в Лос-Аламосе и приведшие к двум фатальным авариям, были разработаны, чтобы гарантировать, что активная зона действительно находится близко к критической точке, путем размещения таких отражателей и определения того, сколько нейтронов требуется для достижения сверхкритичности.[6]

21 августа 1945 г. в плутониевом ядре произошел взрыв нейтронное излучение что привело к физику Гарри Даглян смерть. Даглян ошибся при исполнении отражатель нейтронов эксперименты на ядре. Он работал один; охранник, рядовой Роберт Дж. Хеммерли, сидел за столом на расстоянии от 3 до 4 метров.[8] Активная зона была помещена в стопку нейтронно-отражающих карбид вольфрама кирпичей и добавление каждого кирпича приближали сборку к критичности. Пытаясь уложить еще один кирпич вокруг сборки, Даглян случайно уронил его на ядро, что привело к тому, что ядро ​​перешло в сверхкритичность - самоподдерживающуюся критическую цепную реакцию. Он быстро сдвинул кирпич со сборки, но получил смертельную дозу радиации. Он умер 25 дней спустя от острого радиационное отравление.[9]

ИмяИсточникВозраст при аварииПрофессияДоза[8]ПоследствияСсылка
Арутюн «Гарри» Крикор Даглян-младшийНью-Лондон, Коннектикут24Физик200 рад (2.0 Гр ) нейтрон
110 рад (1,1 Гр)гамма		Умер через 25 дней после аварии острый лучевой синдром, гематопоэтический фокус[10]
Рядовой Роберт Дж. ХеммерлиУайтхолл, Огайо29Охрана специального инженерного отряда (СЭД)8 рад (0,080 Гр) нейтронов
0,1 рад (0,0010 Гр) гамма		Умер в 1978 г. (через 33 года после аварии) от острый миелолейкоз в возрасте 62 лет[10]

Второй инцидент

Воссоздание эксперимента 1946 года. Полусфера видна, а ядро ​​внутри - нет. Полусфера из бериллия удерживается отверткой.
Демон core.jpg

21 мая 1946 г.[11] физик Луи Слотин и еще семь сотрудников Лос-Аламоса находились в лаборатории Лос-Аламоса, проводя еще один эксперимент по проверке близости активной зоны к критичности путем размещения отражателей нейтронов. Слотин, покидавший Лос-Аламос, демонстрировал технику Элвин С. Грейвс, кто будет использовать его в финальном тесте перед Операция Перекресток ядерные испытания запланированы на месяц позже в Атолл Бикини. Оператор должен был разместить две полусферы бериллий (отражатель нейтронов) вокруг активной зоны, подлежащей испытанию, и вручную опустите верхний отражатель на активную зону, используя отверстие для большого пальца сверху. Поскольку отражатели вручную перемещались все ближе и дальше друг от друга, сцинтилляционные счетчики измерил относительную активность от ядра. Экспериментатору нужно было поддерживать небольшое расстояние между половинами отражателя, чтобы оставаться ниже критичности. Стандартный протокол должен был использовать прокладки между половинками, поскольку их полное закрытие могло привести к мгновенному образованию критической массы и смертельному скачку мощности. Согласно собственному неутвержденному протоколу Slotin, прокладки не использовались, и единственное, что препятствовало закрытию, было лезвие стандартного плоского наконечника. отвертка в другой руке Слотина. Слотин, проявивший храбрость, стал местным экспертом, проводя испытания почти в дюжине раз, часто в своих фирменных синих джинсах и ковбойских сапогах, перед целой комнатой наблюдателей. Энрико Ферми как сообщается, сказал Слотину и другим, что они будут "мертвы в течение года", если они продолжат проводить испытания таким образом.[12] Ученые назвали этот заигрывание с возможностью ядерной цепной реакции «щекотанием дракона за хвост», основываясь на замечании физика. Ричард Фейнман, который сравнил эксперименты с «пощекотанием за хвост спящего дракона».[13][14]

В день аварии отвертка Слотина выскользнула наружу на долю дюйма, когда он опускал верхний отражатель, позволяя отражателю упасть на место вокруг активной зоны. Мгновенно на коже Слотина промелькнула вспышка синего света и волна тепла; ядро стало сверхкритическим, выпустив интенсивный всплеск нейтронное излучение по оценкам, длилось около полсекунды.[6] Слотин быстро скрутил запястье, швыряя верхнюю часть корпуса на пол. Нагрев активной зоны и оболочек остановил критичность в считанные секунды после ее возникновения.[15] в то время как реакция Слотина предотвратила повторение и положила конец аварии. Положение тела Слотина над аппаратом также защищало остальных от нейтронного излучения, но он получил смертельную дозу в 1000 единиц.рад (10 Гр ) нейтронного и 114 рад (1,14 Гр) гамма-излучения менее чем за секунду и умер через девять дней от острого радиационного отравления. Ближайший к Слотину человек, Грейвс, который смотрел через плечо Слотина и таким образом был частично защищен им, получил высокий, но несмертельный доза облучения. Грейвс был госпитализирован на несколько недель с тяжелым радиационным отравлением, в результате чего у него развились хронические неврологические проблемы и проблемы со зрением.[8] Он умер 20 лет спустя, в возрасте 55 лет, от острое сердечно-сосудистое заболевание. Это могло быть вызвано скрытыми осложнениями от радиационного воздействия, но могло также иметь генетическую природу, поскольку его отец умер от той же причины.[16][17][18]

О втором ДТП сообщили Ассошиэйтед Пресс 26 мая 1946 г .: «Четверо мужчин, получивших ранения в результате случайного облучения в правительственной атомной лаборатории здесь [Лос-Аламос], были выписаны из больницы, и« немедленное состояние »четырех других удовлетворительное, сообщила армия сегодня. Норрис Э. Брэдбери, директор проекта, сказал, что в прошлый вторник эти люди были ранены в результате того, что он назвал экспериментом с расщепляющимся материалом ».[19]

Медицинские исследования

Последующее исследование было проведено в отношении 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 результатов:

ИмяИсточникВозраст при аварииПрофессияДоза[8]Последствия
Луи Александр СлотинВиннипег, Манитоба, Канада35физик1,000 рад (10 Гр ) нейтрон
114 рад (1,14 Гр) гамма		умер через 9 дней после аварии острый лучевой синдром, желудочно-кишечный очаг[11]
Элвин С. ГрейвсОстин, Техас34физик166 рад (1,66 Гр) нейтрон
26 рад (0,26 Гр) гамма		умер в 1965 г. (через 19 лет после аварии) инфаркт миокарда, с отягчающими обстоятельствами "компенсированный" микседема и катаракта ", катаясь на лыжах[8]
Сэмюэл Аллан КлайнЧикаго, Иллинойс26студент-физик, позже патентный поверенныйумер в 2001 году (через 55 лет после аварии); отказался от участия в исследованиях, и ему не разрешили получить свою медицинскую карту во время инцидента[8]
Марион Эдвард ЧеслицкиMt. Ливан, Пенсильвания23физик12 рад (0,12 Гр) нейтрон
4 рад (0,040 Гр) гамма		умер от острый миелоцитарный лейкоз в 1965 г. (19 лет после аварии)[8]
Дуайт Смит ЯнгЧикаго, Иллинойс54фотограф51 рад (0,51 Гр) нейтрон
11 рад (0,11 Гр) гамма		умер от апластическая анемия и бактериальный эндокардит в 1975 году (через 29 лет после аварии)[8]
Рэмер Эдгар ШрайберМакминнвилл, Орегон36физик9 рад (0,090 Гр) нейтрон
3 рад (0,030 Гр) гамма		умерла естественной смертью в 1998 году (через 52 года после аварии) в возрасте 88 лет.[8][15]
Теодор ПерлманЛуизиана23инженер7 рад (0,070 Гр) нейтрон
2 рад (0,020 Гр) гамма		«жив, здоров и бодр» по состоянию на 1978 год; вероятно, умер в июне 1988 года (через 42 года после аварии) в Ливерморе, Калифорния.[20][8]
Рядовой Патрик Джозеф КлириНью-Йорк21охранник33 рад (0,33 Гр) нейтрон
9 рад (0,090 Гр) гамма		Сержант 1-го класса Клири был KIA 3 сентября 1950 г. (через 4 года после аварии) во время боя с 8-м кавалерийским полком армии США в Корейская война.[21][22][8]

Двое машинистов, Пол Лонг и еще один, неизвестный, в другой части здания, на расстоянии 20-25 футов, не получили медицинской помощи.[23]

После этих инцидентов ядро, первоначально известное как «Руфус», стало называться «ядром демона».[3][24] Практические эксперименты по критичности были остановлены, и Шрайбер, один из выживших, сконструировал устройства дистанционного управления и телекамеры для проведения таких экспериментов со всем персоналом на расстоянии четверти мили.[15]

Операция Перекресток

Ядро демона предназначалось для использования в Операция Перекресток ядерных испытаний, но после аварии с критичностью требовалось время, чтобы его радиоактивность снизилась и чтобы его повторно оценили на предмет воздействия содержащихся в нем продуктов деления, некоторые из которых могли быть очень ядовитыми для желаемого уровня деления. Следующие два ядра были отправлены для использования в Способный и Бейкер, а ядро ​​демона должно было быть отправлено позже для третьего теста серии, предварительно названного Чарли, но это испытание было отменено из-за неожиданного уровня радиоактивности, вызванного подводным Бейкер испытания и невозможность обеззаразить боевые корабли-цели. Позже активная зона была расплавлена, а материал переработан для использования в других активных зонах.[24][25]

Рекомендации

  1. ^ Веллерштейн, Алекс. "Ты не знаешь Толстяк". Блог с ограниченными данными. В архиве из оригинала 7 апреля 2014 г.. Получено 4 апреля, 2014.
  2. ^ Костер-Маллен, Джон (2010). Основные отличия от "Атомные бомбы: Совершенно секретная внутренняя история" Маленький мальчик и Толстяк". В архиве из оригинала 27 апреля 2014 г.. Получено 4 апреля, 2014. Ошибка: в подписи к иллюстрации указано Толстяк сердечник был покрыт серебром; он был покрыт никелем, так как на сердечнике гаджета образовались пузыри. Диск на чертежах представляет собой прокладку из золотой фольги.
  3. ^ а б c d е Веллерштейн, Алекс. "Месть третьего ядра". Блог с ограниченными данными. В архиве из оригинала 7 апреля 2014 г.. Получено 4 апреля, 2014.
  4. ^ Бейкер, Ричард Д .; Hecker, Siegfried S .; Харбур, Делберт Р. (1983). «Плутоний: военный кошмар, но мечта металлурга» (PDF). Лос-Аламос Сайенс. Национальная лаборатория Лос-Аламоса (зима / весна): 142–151. В архиве (PDF) из оригинала 17 октября 2011 г.. Получено 22 ноября 2010.
  5. ^ Шрайбер, Ремер; Родос, Ричард (1993). "Интервью Ремера Шрайбера". В архиве из оригинала 29 апреля 2015 г.. Получено 28 мая, 2015. Рэмер Шрайбер дает интервью Ричарду Родсу
  6. ^ а б c Маклафлин, Томас П .; Monahan, Shean P .; Pruvost, Norman L .; Фролов, Владимир В .; Рязанов, Борис Г .; Свиридов Виктор Иванович (май 2000 г.). «Обзор критических инцидентов, редакция 2000 г. (LA-13638)» (PDF): 70–78. В архиве (PDF) из оригинала 22 июля 2014 г.. Получено 18 мая, 2014. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ Статер, Роберт Г. (13 декабря 2012 г.). «Своевременная критичность: концепция с ложными учетными данными». Факты о ядерной бомбе. Архивировано из оригинал 4 марта 2016 г.. Получено 27 сентября, 2015.
  8. ^ а б c d е ж грамм час я j k л Хемпельман, Луи Генри; Lushbaugh, Clarence C .; Воелц, Джордж Л. (19 октября 1979 г.). Что случилось с выжившими после первой ядерной аварии в Лос-Аламосе? (PDF). Конференция по готовности к радиационным авариям. Oak Ridge: Лос-Аламосская научная лаборатория. LA-UR-79-2802. В архиве (PDF) из оригинала 12 сентября 2014 г.. Получено 5 января, 2013. Номера пациентов в этом документе обозначены как: 1 - Daghlian, 2 - Hemmerly, 3 - Slotin, 4 - Graves, 5 - Kline, 6 - Young, 7 - Cleary, 8 - Cieleski, 9 - Schreiber, 10 - Perlman.
  9. ^ Миллер, Ричард Л. (1991). Под облаком: десятилетия ядерных испытаний. Вудлендс, Техас: Two Sixty Press. стр.68, 77. ISBN  0-02-921620-6.
  10. ^ а б Дион, Арнольд. «Острая лучевая болезнь». Штатив. Получено 12 августа, 2015.
  11. ^ а б «Обзор аварий с критичностью» (PDF). Лос-Аламосская научная лаборатория. 26 сентября 1967 г. В архиве (PDF) из оригинала 10 сентября 2012 г.. Получено 12 августа, 2015.
  12. ^ Уэлсом, Эйлин (1999). Файлы плутония. Нью-Йорк: Наберите Press. п.184. ISBN  978-0-385-31402-2. Получено 18 ноября, 2012.
  13. ^ Вебер, Брюс (10 апреля 2001 г.). «Театральное обозрение; трагическое высокомерие ученого достигает критической массы на сцене». Нью-Йорк Таймс. Получено 12 ноября 2007.
  14. ^ Шеперд-Барр, Кирстен; Люстиг, Гарри (ноябрь – декабрь 2002 г.). «Наука как театр: ошибка отвертки». Американский ученый. Сигма Си. 90 (6): 550–555. Bibcode:2002AmSci..90..550S. Дои:10.1511/2002.6.550.
  15. ^ а б c Каллоуэй, Ларри (июль 1995 г.). "Ядерная наивность" (PDF). Альбукерке Журнал. В архиве (PDF) с оригинала 16 августа 2015 г.. Получено 12 августа, 2015.
  16. ^ Клиффорд Т. Хоникер (19 ноября 1989 г.). «Американские жертвы радиации: скрытые файлы». Нью-Йорк Таймс. п. 11. В архиве с оригинала 31 августа 2016 г.
  17. ^ Олсоп, Стюарт; Роберт Э. Лапп (6 марта 1954 г.). "Странная смерть Луи Слотена" (PDF). Субботняя вечерняя почта. 226 (36). С. 25 и далее. Архивировано из оригинал (PDF) 17 октября 2014 г.. Получено 3 апреля, 2014.
  18. ^ Клиффорд Т. Хоникер (19 ноября 1989 г.). «Американские жертвы радиации: скрытые файлы». Нью-Йорк Таймс. В архиве из оригинала 17 февраля 2012 г.. Получено 23 апреля, 2011.
  19. ^ Associated Press, "Несколько человек из лаборатории атомной бомбы получили ранения", Сан-Бернардино Daily Sun, Сан-Бернардино, Калифорния, понедельник, 27 мая 1946 г., том 52, страница 1.
  20. ^ Штат Калифорния. Индекс смерти в Калифорнии, 1940–1997 годы. Сакраменто, Калифорния, США: Департамент здравоохранения штата Калифорния, Центр статистики здравоохранения.
  21. ^ Американская комиссия по боевым памятникам. Доска почета ветеранов Корейской войны. Ancestry.com. Списки жертв Первой, Второй и Корейской войн [база данных в Интернете]
  22. ^ К. Уайт (18 апреля 2019 г.). «Найди могилу: Патрик Джозеф Клири». Найти могилу.
  23. ^ "Луи Слотин". Архивировано из оригинал 7 апреля 2014 г.. Получено 4 апреля, 2014. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  24. ^ а б Веллерстайн, Алекс (21 мая 2016 г.). "Ядро демона и странная смерть Луи Слотина". Житель Нью-Йорка. В архиве из оригинала 24 мая 2016 г.. Получено 22 мая, 2016.
  25. ^ Веллерштейн, Алекс (23 мая 2016 г.). "Голубая вспышка". Ограниченные данные. В архиве из оригинала 24 мая 2016 г.. Получено 23 мая 2016.

внешняя ссылка