Dēmona kodols: biedējošs stāsts par paviršu zinātni no Manhetenas projekta

Atkarībā no jūsu viedokļa Manhetenas projekts - sadarbība starp ASV, Lielbritāniju un Kanādu, kas radīja pirmās atombumbas - ir viens no lielākajiem vai sliktākajiem mūsu laika zinātniskajiem centieniem. Varētu teikt, ka Manhetenas projekts ir tas, kas galu galā beidzās Otrajā pasaules karā, un tādējādi ilgtermiņā izglāba miljoniem dzīvību, jo tas ļāva pasaulei turpināt sevi atjaunot. Alternatīvi, jūs tikpat viegli varētu vainot Manhetenas projektu gadu desmitiem ilgajā dzelzs priekškara un aukstā kara postā. Lai arī kāds būtu jūsu pasaules uzskats, es domāju, ka mēs visi varam piekrist, ka fiziķi, inženieri un ķīmiķi, kuri strādāja pie projekta, bija pilnvērtīgi profesionālisma ģēniji un paraugi. Izņemot to, ka viņi nebija.

Pēc Nagasaki un Hirosimas atombumbas bombardēšanas Los Alamos - projekta primārās pētniecības iestādes - zinātnieki joprojām veica eksperimentus ar subkritisko plutonija masu, tikai ar standarta plakanā skrūvgrieža plānu plēvi (kuru turēja zinātnieks!), Kas novērsa plutonijs no kritiskā stāvokļa un visu telpā esošo nogalināšanas. Pietiek ar to, ka dažreiz skrūvgriezis paslīdēja - un zinātnieku, kas turēja skrūvgriezi, acumirklī apcepa slepkavas neitroni.

Atomu laikmets

Kā jūs zināt, Japānai tika nomestas divas atombumbas. Mazais zēns, ļoti vienkārša ieroča tipa atombumba, kur urāna-235 gabals tiek izšauts citā urāna-235 kamolā, 1945. gada 6. augustā tika nomests uz Hirosimu. Resnais cilvēks - sarežģītāks dizains, kas iesēja sfēru. jeb plutonija kodols, nometa Nagasaki trīs dienas vēlāk, 9. augustā. Vēlāk tajā pašā dienā imperators Hirohito uzsāka procesu, kura rezultātā galu galā notiks Japānas padošanās un Otrā pasaules kara beigas.

Resnā cilvēka detonācijas virs Nagasaki Japānā sekas

Jūs, iespējams, nezināt, ir tas, ka sabiedrotie faktiski ražoja trīs plutonija serdeņi, par katru cenu aptuveni 500 miljoni USD (lielākā daļa Manhetenas projekta finansējuma tika iztērēta skaldāmā urāna un plutonija degvielas ražošanai). Pirmais kodols tika izmantots Trīsvienības testā, lai noskaidrotu, vai sarežģītā implozijas tehnika patiešām ir iespējama. (Trīsvienības pārbaude, kas notika 1945. gada 16. jūlijā, parasti tiek uzskatīta par atomu laikmeta sākumu.) Otrais kodols tika uzspridzināts virs Nagasaki un nogalināja desmitiem tūkstošu cilvēku. Trešais kodols ... nu, trešo kodolu nometīs Japānai, bet valsts padošanās traucēja. Tā vietā tā tika turēta Los Alamosā, lai veiktu turpmāku izmeklēšanu, un pēc tam tā nekavējoties nogalināja virkni zinātnieku un kļuva pazīstama kā dēmona kodols .

Dēmonu kodols

Kad atoms tiek sadalīts, tas parasti sadalās divos mazākos atomos kopā ar dažiem atlikušajiem neitroniem, kas tiek izdalīti kā atkritumi. Pēc tam šie atkritumu neitroni var trāpīt tuvējos atomos un izraisīt to sadalīšanos. Kad eksplodē skaldīšanas tipa kodolbumba, patiesībā notiek urāna vai plutonija degviela superkritisks . Tas būtībā nozīmē, ka ir pietiekami daudz sadalītu (sadalītu) atomu, kas izsūknē pietiekami daudz neitronu, lai uzturētu ķēdes reakciju. Tam nepieciešama noteikta skaldāmā materiāla masa un tilpums (t.i., materiāls kritiskā masa ). Viena no Manhetenas projekta galvenajām pētījumu jomām bija precīzi kontrolētu apstākļu atklāšana, kas var aizņemt normālu, radioaktīvu urāna vai plutonija gabalu un padarīt to par pārkritisku - tādējādi radot atombumbu.

Dēmona kodols: Slotina eksperimenta “pūķa astes kutināšana” atpūta. Ir grūti noticēt, ka viss, kas Slotinu un viņa kolēģus zinātniekus uzturēja dzīvus, bija tikai skrūvgrieža asmens.

Lai gan jūs domājat, ka šādi superkritiskuma pētījumi tiks veikti ar ķīmiķiem un fiziķiem droši aiz pusjūdzes akmens un svina, ar garām mehāniskām armatūrām, kas manipulē ar skaldāmo materiālu, mūsu zēni Los Alamosā bija nedaudz vairāk ... er ... blasé . Lai atklātu plutonija serdeņu kritisko masu, kas tiktu izmantota Trīsvienības testā un Fat Man bumbās, Los Alamosas pētnieks Luijs Slotins izstrādāja procedūru, kuru vēlāk (ne mazāk kā Ričarda Feinmana) sauktu par “pūķa astes kutināšanu”. Šis paņēmiens ietvēra Slotinu - bieži vien, acīmredzot, valkājot zilus džinsus un kovboju zābakus - nolaist berilija puslodi virs plutonija kodola. Berilijs ir neitronu deflektors - tādēļ, ja tas ir pietiekami tuvu kodolam, tas pietiekami daudz neitronu atlec atpakaļ plutonijā, izraisot pārkritiskumu. Kamēr Slotins nolaida berilija puslodi ar īkšķa atveri augšpusē, viss, kas liedza tai pilnībā nosegt serdi, bija plakana skrūvgrieža asmens .

Viņš gandrīz ducis reižu kutināja pūķa asti, pirms skrūvgriezis beidzot paslīdēja - 1946. gada 21. maijā -, liekot plutonija serdenim kļūt superkritiskam un izstarot masīvu neitronu starojumu. Slotins ziņoja par zilas gaismas uzplaiksnījumu un karstuma viļņu pār ādu, pirms viņam pussekundi vēlāk izdevās apgāzt berilija atstarotāju uz grīdas, dažu sekunžu laikā apturot ķēdes reakciju. Tomēr bija par vēlu: viņš saņēma aptuveni 1000 rad radiāciju un deviņas dienas vēlāk nomira no akūtā starojuma sindroma.

XKCD radiācijas devu tabula. Noklikšķiniet, lai tuvinātu. Slotina 1000 rads ir aptuveni līdzvērtīgs 10 Sv - t.i., vienīgais, kas izraisītu lielāku absorbēto starojumu, stāvētu blakus Černobiļai tūlīt pēc kušanas.

Alvins Greivss, kurš vēroja Slotina plecu, pārdzīvoja šo incidentu, taču viņam radās virkne neiroloģisku un redzes problēmu - un 19 gadus vēlāk viņš nomira no sirdslēkmes, iespējams, tāpēc, ka starojums apcepa viņa sirdi. Tā kā Slotina ķermenis absorbēja lielāko daļu neitronu eksplozijas (kāds varonis), neviens cits uzreiz nenomira, bet vismaz divi citi telpas darbinieki nākamo 30 gadu laikā mira ar radiāciju saistītu komplikāciju (vēzis, anēmija) dēļ.

Nav pārsteidzoši, ka kritiskuma eksperimentu protokols tika mainīts tūlīt pēc incidenta, kad personāls turējās ceturtdaļjūdzes attālumā un Slotina skrūvgrieža vietā bija tālvadības mašīnas.