Dæmonkerne -Demon core

En genskabelse af eksperimentet involveret i hændelsen i 1945. Kuglen af ​​plutonium er omgivet af neutronreflekterende wolframcarbidblokke .

Dæmonkernen var en sfærisk 6,2 kilogram (14 lb) subkritisk masse af plutonium 89 millimeter (3,5 tommer) i diameter, fremstillet under Anden Verdenskrig af USA's atomvåbenudviklingsindsats , Manhattan Project , som en fissil kerne for en tidlig atombombe . Det var involveret i to kritiske ulykker , den 21. august 1945 og den 21. maj 1946, som hver dræbte en person.

Kernen var beregnet til brug i et muligt tredje atomvåben, der skulle kastes over Japan , men da Japans overgivelse gjorde dette unødvendigt, blev det genbrugt til afprøvning. Den var designet med en lille sikkerhedsmargin for at sikre en vellykket eksplosion af bomben. Enheden blev kortvarigt superkritisk , da den ved et uheld blev placeret i superkritiske konfigurationer under to separate eksperimenter, der skulle garantere, at kernen var tæt på det kritiske punkt. Hændelserne skete på Los Alamos Laboratory , hvilket resulterede i akut strålingsforgiftning og efterfølgende dødsfald for forskerne Harry Daghlian og Louis Slotin .

Fremstilling og tidlig historie

Dæmonkernen (som den anden kerne, der blev brugt i bombningen af ​​Nagasaki ) var, når den var samlet, en solid 6,2-kilogram (14 lb) kugle, der målte 89 millimeter (3,5 tommer) i diameter. Den bestod af tre dele: to plutonium-gallium- halvkugler og en ring, designet til at forhindre neutronflux i at "stråle" ud af den sammenføjede overflade mellem halvkuglerne under implosion . Kernen i enheden, der blev brugt i Trinity-atomprøven ved Alamogordo Bombing and Gunnery Range i juli, havde ikke en sådan ring.

De to fysikere Harry Daghlian (i midten til venstre) og Louis Slotin (i midten til højre) under Treenighedstesten . Begge døde efter superkritiske ulykker, der involverede "dæmonkernen".

Det raffinerede plutonium blev sendt fra Hanford-stedet i staten Washington til Los Alamos-laboratoriet ; et opgørelsesdokument dateret 30. august viser, at Los Alamos havde brugt "HS-1, 2, 3, 4; R-1" (komponenterne i Trinity- og Nagasaki-bomberne) og havde i sin besiddelse "HS-5, 6; R- 2", færdig og i hænderne på kvalitetskontrol. Materiale til "HS-7, R-3" var i Los Alamos metallurgisektion og ville også være klar den 5. september (det er ikke sikkert, om denne dato tillod den unævnte "HS-8 " 's fremstilling at fuldføre fjerde kerne). Metallurgerne brugte en plutonium-gallium-legering , som stabiliserede δ -fase allotropen af ​​plutonium , så den kunne varmpresses til den ønskede sfæriske form. Da plutonium viste sig at korrodere let, blev kuglen derefter belagt med nikkel .

Den 10. august skrev generalmajor Leslie R. Groves, Jr. , til hærens general George C. Marshall , stabschefen for den amerikanske hær , for at informere ham om, at:

Den næste bombe af implosionstypen var planlagt til at være klar til levering på målet ved det første gode vejr efter den 24. august 1945. Vi har fået 4 dage i fremstillingen og forventer at sende de sidste komponenter fra New Mexico den 12. august eller 13. Forudsat at der ikke er uforudsete vanskeligheder i fremstillingen, i transporten til teatret eller efter ankomsten til teatret, skulle bomben være klar til levering ved det første passende vejr efter den 17. eller 18. august.

Marshall tilføjede en kommentar, "Det må ikke frigives på Japan uden udtrykkelig autoritet fra præsidenten", da præsident Harry S. Truman ventede på at se virkningerne af de to første angreb. Den 13. august var den tredje bombe planlagt. Det var forventet, at det ville være klar til den 16. august til at blive droppet den 19. august. Dette blev foregrebet af Japans overgivelse den 15. august 1945 , mens man stadig forberedte det til at blive kureret til Kirtland Field . Den tredje kerne forblev i Los Alamos.

Første hændelse

Kernen, samlet, blev designet til at være på "−50 cents ". I denne tilstand er der kun en lille sikkerhedsmargin mod uvedkommende faktorer, der kan øge reaktiviteten, hvilket forårsager, at kernen bliver superkritisk, og derefter fremkalder kritisk , en kort tilstand med hurtig energistigning. Disse faktorer er ikke almindelige i miljøet; de er omstændigheder som kompressionen af ​​den faste metalliske kerne (som i sidste ende ville være den metode, der blev brugt til at eksplodere bomben), tilføjelsen af ​​mere nukleart materiale eller tilvejebringelsen af ​​en ekstern reflektor, som ville reflektere udgående neutroner tilbage i kernen. Eksperimenterne udført i Los Alamos, der førte til de to dødsulykker, var designet til at garantere, at kernen faktisk var tæt på det kritiske punkt ved at arrangere sådanne reflektorer og se, hvor meget neutronrefleksion der krævedes for at nærme sig superkritisk.

Den 21. august 1945 producerede plutoniumkernen et udbrud af neutronstråling, der førte til fysiker Harry Daghlians død. Daghlian lavede en fejl, mens han udførte neutronreflektoreksperimenter på kernen. Han arbejdede alene; en sikkerhedsvagt, menig Robert J. Hemmerly, sad ved et skrivebord 10 til 12 fod (3 til 4 m) væk. Kernen blev placeret i en stak neutronreflekterende wolframcarbid - klodser, og tilføjelsen af ​​hver klods flyttede samlingen tættere på kritikaliteten. Mens han forsøgte at stable en anden klods rundt om samlingen, tabte Daghlian den ved et uheld ned på kernen og fik derved kernen til at gå godt ind i superkritik, en selvopretholdende kritisk kædereaktion. Han flyttede hurtigt murstenen fra forsamlingen, men modtog en dødelig dosis stråling. Han døde 25 dage senere af akut stråleforgiftning .

Anden hændelse

En genskabelse af eksperimentet fra 1946. Halvkuglen ses, men kernen indeni er det ikke. Beryllium-halvkuglen holdes oppe med en skruetrækker.

Den 21. maj 1946 var fysiker Louis Slotin og syv andre Los Alamos-personale i et Los Alamos-laboratorium, hvor de udførte endnu et eksperiment for at verificere kernens nærhed til kritikalitet ved at placere neutronreflektorer. Slotin, som forlod Los Alamos, viste teknikken til Alvin C. Graves , som ville bruge den i en sidste test før Operation Crossroads atomprøvesprængninger planlagt en måned senere på Bikini Atoll . Det krævede, at operatøren placerede to halvkugler af beryllium (en neutronreflektor) rundt om kernen, der skulle testes, og manuelt sænke topreflektoren over kernen ved hjælp af et tommelfingerhul på toppen. Da reflektorerne manuelt blev flyttet tættere og længere væk fra hinanden, målte scintillationstællere den relative aktivitet fra kernen. Eksperimentatoren var nødt til at opretholde en lille adskillelse mellem reflektorhalvdelene for at holde sig under kritikalitet. Standardprotokollen var at bruge shims mellem halvdelene, da det at lade dem lukke helt kunne resultere i øjeblikkelig dannelse af en kritisk masse og en dødelig kraftudsving.

Under Slotins egen ikke-godkendte protokol blev shims ikke brugt, og det eneste, der forhindrede lukningen, var bladet på en standard skruetrækker med flad spids, der blev manipuleret i Slotins anden hånd. Slotin, der blev givet til bravader, blev den lokale ekspert, og udførte testen ved næsten et dusin gange, ofte i sine varemærke blå jeans og cowboystøvler, foran et værelse fuld af observatører. Enrico Fermi fortalte efter sigende Slotin og andre, at de ville være "døde inden for et år", hvis de fortsatte med at udføre testen på den måde. Forskere omtalte denne flirt med muligheden for en nuklear kædereaktion som "kildle dragens hale", baseret på en bemærkning fra fysikeren Richard Feynman , der sammenlignede eksperimenterne med at "kildre halen af ​​en sovende drage".

På ulykkesdagen gled Slotins skruetrækker en brøkdel af en tomme udad, mens han sænkede den øverste reflektor, så reflektoren faldt på plads omkring kernen. Øjeblikkeligt var der et glimt af blåt lys og en varmebølge henover Slotins hud; kernen var blevet superkritisk og frigav et intenst udbrud af neutronstråling, der skønnes at have varet omkring et halvt sekund. Slotin drejede hurtigt sit håndled og vendte den øverste skal til gulvet. Opvarmningen af ​​kernen og skallerne stoppede kritikaliteten inden for få sekunder efter dens påbegyndelse, mens Slotins reaktion forhindrede en gentagelse og afsluttede ulykken. Placeringen af ​​Slotins krop over apparatet beskyttede også de andre mod meget af neutronstrålingen, men han modtog en dødelig dosis på 1.000  rad (10  Gy ) neutron og 114 rad (1,14 Gy) gammastråling på under et sekund og døde ni dage senere fra akut stråleforgiftning.

Den nærmeste person til Slotin, Graves, som vågede over Slotins skulder og dermed var delvist afskærmet af ham, modtog en høj, men ikke-dødelig stråledosis . Graves var indlagt i flere uger med alvorlig stråleforgiftning. Han døde 19 år senere, i en alder af 55, af et hjerteanfald . Selvom dette kan være forårsaget af Graves' eksponering for stråling, døde hans far også af et hjerteanfald (hvilket tyder på, at begivenheden kan have været arvelig).

Den anden ulykke blev rapporteret af Associated Press den 26. maj 1946: "Fire mænd, der er såret ved utilsigtet udsættelse for stråling i regeringens atomlaboratorium her [Los Alamos] er blevet udskrevet fra hospitalet, og fire andres 'umiddelbare tilstand' er tilfredsstillende, hæren rapporterede i dag. Dr. Norris E. Bradbury , projektdirektør, sagde, at mændene blev såret sidste tirsdag i, hvad han beskrev som et eksperiment med spaltbart materiale."

Medicinske studier

Der blev udført opfølgende undersøgelser af mændenes helbred. En tidlig rapport blev offentliggjort i 1951. En senere rapport blev udarbejdet for den amerikanske regering og indsendt i 1979. Et resumé af dens resultater:

To maskinmestre, Paul Long og en anden, uidentificeret, i en anden del af bygningen, 20-25 fod (6-7,5 m) væk, blev ikke behandlet.

Efter disse hændelser blev kernen, oprindeligt kendt som "Rufus", omtalt som "dæmonkernen". Hands-on kritikalitetseksperimenter blev stoppet, og fjernbetjeningsmaskiner og tv-kameraer blev designet af Schreiber, en af ​​de overlevende, til at udføre sådanne eksperimenter med alt personale på en kvart mils afstand.

Planlagte anvendelser og kernens skæbne

Dæmonkernen var beregnet til at blive brugt i Operation Crossroads atomprøvesprængninger, men efter kritikalitetsulykken var der brug for tid, før dens radioaktivitet faldt, og til at den blev revurderet for virkningerne af de fissionsprodukter, den indeholdt, hvoraf nogle kan være meget giftig til det ønskede fissionsniveau. De næste to kerner blev sendt til brug i Able og Baker , og dæmonkernen var planlagt til at blive sendt senere til den tredje test af serien, foreløbigt ved navn Charlie , men den test blev annulleret på grund af det uventede niveau af radioaktivitet som følge af undervands Baker -test og manglende evne til at dekontaminere målkrigsskibene. Kernen blev senere smeltet om og materialet genanvendt til brug i andre kerner.

Se også

• Cecil Kelley kritikulykke

Referencer

eksterne links

• Medier relateret til Demon core på Wikimedia Commons