Ядро демона в макете установки, использованной одним из физиков во время фатального эксперимента.
Как третья ядерная бомба, предназначенная для Японии, убила группу американских ученых
Президент Гарри С. Трумэн знал, что одной бомбы будет недостаточно, чтобы заставить Японию сдаться, поэтому он приказал сделать две. Чего многие не знают, так это того, что в запасе была третья бомба, на всякий случай.
Эта третья бомба еще не была собрана, но ее плутониевое ядро — сердце бомбы — было готово и хранилось в Лос-Аламосской национальной лаборатории. Когда стало ясно, что третья бомба не понадобится, ученые-ядерщики в Лос-Аламосе пришли в волнение. Ведь в их руках оказался редчайший из редких материалов — 6,2-килограммовый сердечник из чистого плутония. Они исследовали блестящую металлическую сферу и подвергали ее бесчисленным экспериментам, пока небрежность двух ученых чуть не привела ко взрыву лабораторию и её разрушению. Оба они умерли в течение нескольких дней, а ядро получило прозвище «ядро демона».
Ядерные бомбы отличаются от обычных бомб. Взрывателей и детонаторов нет. Вместо этого у нас есть масса почти критических радиоактивных материалов. Во время детонации эта масса становится сверхкритической
Критическая масса – минимальная масса делящегося вещества, при которой в нём может происходить самоподдерживающаяся ядерная реакция деления. Если масса вещества ниже критической, то слишком много нейтронов, необходимых для реакции деления, теряется, и цепная реакция не идёт.
В то время не было простого способа определить, сколько урана или плутония потребуется для достижения критической массы. Так что ученые разбирались в этом экспериментальным путем.
Во главе группы «Критические сборки» стоял Отто Роберт Фриш, австрийский физик. Метод Фриша был прост и опасен. Фриш разрезал расщепляющиеся материалы на небольшие бруски длиной 3 сантиметра и складывал их, следя за измерителем радиации, пока не была достигнута критичность. Чтобы замедлить реакцию, он использовал гидрид урана вместо чистого урана.
Однажды Фриш чуть не вызвал неконтролируемую реакцию, когда небрежно облокотился на стопку урановых слитков, заставив свое тело отражать нейтроны обратно в стопку. Краем глаза он заметил, что красные лампы, которые прерывисто мерцали, когда вокруг были нейтроны, светились постоянно. Поняв, что происходит, Фриш быстро раскидал прутья рукой. В результате несчастного случая Фриш получил дозу радиации, но недостаточно большую, чтобы убить его.
Первым погибшим стал 24-летний физик Гарри К. Даглян-младший. Поздно ночью 21 августа 1945 года Даглян работал в одиночку , строя отражатель нейтронов. Он помещал кирпичи из карбида вольфрама вокруг сферы из плутония, чтобы посмотреть, сколько кирпичей потребуется, чтобы отразить достаточное количество нейтронов обратно в ядро, чтобы оно стало критическим. Во время работы над экспериментом счетчик нейтронов, который он использовал для измерения излучения, исходящего от плутониевого ядра, показал, что размещение последнего кирпича приведет к сверхкритическому состоянию сборки. Поэтому Даглян остановился и осторожно отдернул руку, сжимавшую кирпич, который он собирался положить. Но потом он уронил его, прямо над ядром.
Воссоздание эксперимента, в котором участвовал Гарри Даглян.
В тот момент, когда кирпич попал в сборку, ядро стало сверхкритическим. Даглян сообщил, что видел вспышку синего света и волну тепла. Он инстинктивно швырнул рукой упавший кирпич на пол, но было слишком поздно. В эти несколько мгновений Даглян получил смертельную дозу радиации. Он умер через 25 дней от острого радиационного отравления. Охранник, который сидел за своим столом в двенадцати футах от него, когда Даглян уронил кирпич, заболел вызванной радиацией лейкемией и умер 33 года спустя.
Покрытая волдырями и обожженная рука Гарри Дагляна после того, как он получил смертельную дозу облучения.
Вы можете подумать, что неудача как таковая побудит ученых стать более осторожными при проведении дальнейших экспериментов с критической массой, которые известный физик Ричард Фейнман сравнил с «щекоткой хвоста спящего дракона». Однако ровно через девять месяцев произошла вторая авария с точно таким же ядром.
На этот раз старший физик Луи Слотин, сменивший Отто Роберта Фриша, проводил другой тип эксперимента по критичности с плутониевой активной зоной. Метод Слотина заключался в опускании половины бериллиевой оболочки на сердечник до тех пор, пока сердечник не был почти полностью покрыт. Бериллиевая оболочка отражала нейтроны, излучаемые активной зоной, обратно в активную зону до тех пор, пока активная зона не достигала критического состояния. Идея заключалась в том, чтобы остановиться прямо перед этим этапом. Слотин использовал лезвие отвертки с плоской головкой, которую он втиснул между двумя компонентами, чтобы разделить их. Отвертка была единственным, что уберегло Слотина и его коллег-ученых от верной гибели.
Слотин проводил этот эксперимент столько раз в прошлом, что стал неосторожным. В тот день 21 мая 1946 года Слотин прибыл в своих фирменных синих джинсах и ковбойских сапогах и начал «щекотать хвост дракона» на глазах у семи коллег. Но на этот раз его отвертка соскользнула. Бериллиевая оболочка упала, полностью закрывая ядро, и через мгновение помещение наполнилось вспышкой яркого синего света, когда ядро перешло в сверхкритическое состояние. Все сразу начали кричать. Был полный пандемониум. Охранник в комнате очень мало понимал, что происходит, но когда он увидел синюю вспышку и другие начали кричать, он выбежал из комнаты и продолжил бег в сторону холмов.. Позже его привели обратно, когда ученые пытались выяснить, где все находятся, и оценить, сколько радиации каждый получил.
Воссоздание эксперимента Слотина, сделанное общественным историком Ричардом Г. Хьюлеттом.
Слотин, который был ближе всего, принял на себя основную часть удара. Он подвергся более чем 1000 рад радиации, ужасно высокой дозе, которую кто-либо когда-либо принимал. Для сравнения, когда в Хиросиме взорвалась бомба, радиация на расстоянии одного километра от эпицентра была 400 рад. По словам физика Ремера Шрайбера, присутствовавшего в комнате во время рокового соскальзывания отвертки, первыми словами Слотина сразу после инцидента были:
«Ну, вот и все».
Он умер после мучительных девяти дней в больнице.
Историк ядерного оружия Алекс Веллерштейн описывает ухудшение здоровья Слотина со дня инцидента до его смерти:
«Слотина вырвало один раз перед осмотром и еще несколько раз в следующие несколько часов, но на следующее утро он остановился. Его общее состояние здоровья казалось приемлемым. Но его левая рука, сначала онемевшая и покалывающая, становилась все более болезненной. Это была рука, которая находилась ближе всего к ядру, и, как позже ученые подсчитали, она получила более пятнадцати тысяч бэр низкоэнергетического рентгеновского излучения. Доза для всего тела Слотина составила около 2100 бэр нейтронов, гамма-лучей и рентгеновских лучей. (Пятьсот бэр обычно смертельны для человека.) Рука со временем приобрела восково-синий вид и на ней образовались большие волдыри. Врачи Слотина хранили его закрытым льдом, чтобы уменьшить отек и боль. Его правая рука, которая держала отвертку, страдала от этих симптомов в меньшей степени.
На пятый день количество лейкоцитов у Слотина резко упало. Его температура и пульс стали колебаться.
«С этого дня пациент быстро выходил из строя»,
— отмечается в медицинском заключении.
Слотин страдал от тошноты и болей в животе и начал терять вес. У него были внутренние лучевые ожоги, которые один медицинский эксперт назвал «трехмерным солнечным ожогом». К седьмому дню у него начались периоды «спутанности сознания». Его губы посинели, и его поместили в кислородную палатку. В итоге он впал в кому. Он умер через девять дней после аварии в возрасте тридцати пяти лет.»
Воссоздание эксперимента Слотина, сделанное общественным историком Ричардом Г. Хьюлеттом.
Рядом со Слотином и наблюдая через его плечо, стоял Грейвс. Тело Слотина частично защищало его, поэтому он получил высокую, но несмертельную дозу радиации. Грейвс был госпитализирован на несколько недель с тяжелым радиационным отравлением, и в результате облучения у него развились хронические неврологические проблемы и проблемы со зрением. Он умер 20 лет спустя, в возрасте 55 лет, от сердечного приступа, который мог быть вызван или не вызван радиационным облучением.
Другой физик, Марион Эдвард Чеслицки, умер от острого миелоцитарного лейкоза через 19 лет после аварии.
Лос-Аламосу потребовалось две смерти, чтобы наконец положить конец практическим экспериментам с критичностью. Всегда было известно, что они опасны — сам Энрико Ферми предупредил Слотина, что он «умрет в течение года», если продолжит проводить тест таким образом. Дальнейшие эксперименты проводились с использованием машин с дистанционным управлением и телекамер, в то время как весь персонал находился на расстоянии четверти мили.
Ядро плутония, которое убило Дагляна и Слотина, изначально называлось Руфусом, но после несчастных случаев его стали называть ядром демона. После аварии активная зона все еще была высокорадиоактивной, и ей требовалось время, чтобы остыть. Его должны были испытать в Crossroads, но когда испытание было отменено, ядро было расплавлено, а материал был переработан для изготовления новых ядер.