Начало атомной эры. Demon Сore

Летом 1946 года над атоллом Бикини была взорвана атомная бомба мощностью 27 килотонн в тротиловом эквиваленте. Целью испытания под кодовым названием Able были корабли, расположенные в лагуне, с «экипажем» из подопытных животных — свиней, коз и крыс. Однако еще задолго до испытания жертвами этой бомбы стали два физика-ядерщика, проводивших эксперименты с плутониевым зарядом бомбы. Он получил печальную известность и собственное имя — Demon core.

На Хабре ранее было опубликовано достаточно подробное описание этапов Манхэттенского проекта, результатом которого стало создание и боевое применение атомных бомб двух типов: урановой и плутониевой. В обоих случаях для взрыва используется одинаковый физический принцип — создание критической массы радиоактивного вещества для начала цепной реакции. Первый тип бомбы был устроен достаточно просто. В ней осуществлялось быстрое соединение двух частей уранового заряда, при этом общая масса становилась больше критической и происходил взрыв — так называемый «пушечный метод». Второй же тип в предельно упрощенном виде представлял собой шар из плутония, покрытый снаружи обычной взрывчаткой. При ее подрыве шар сжимался и переходил в критическое состояние: масса вещества оставалась неизменной, увеличивалась плотность. Пушечный метод для плутония не подходил из-за высокого уровня его радиоактивности и опасности взрыва еще на этапе сборки бомбы.

Не углубляясь в довольно сложную конструкцию плутониевой бомбы (об этом, возможно, будет отдельная статья), упомянем лишь одну деталь: в качестве одной из оболочек в ней использовалось вещество, отражающее нейтроны. Делалось это с целью повышения эффективности бомбы и уменьшения массы плутония, необходимой для взрыва: нейтроны, оставшиеся «внутри» заряда, участовали в цепной реакции, расщепляя ядра плутония, и чем больше их было, тем интенсивнее шла реакция.

Мы сделали одну вещь: пошли в комнату, где на краю узкой подставки лежал небольшой серебристый шар. На него можно было положить руку. Шар был теплым. Он был радиоактивным. Это был плутоний… Это был новый элемент, полученный человеком, вещество, которое никогда не существовало на земле прежде, разве что, может быть, на протяжении очень короткого периода в самом начале. И вот он здесь, выделен и радиоактивен, со всеми удивительными свойствами. И мы получили его. И поэтому он был потрясающе ценным. (Здесь и далее цитаты принадлежат великому Ричарду Фейнману.)

«Небольшой серебристый шар» весил чуть больше 6 килограммов и имел в диаметре 3,5 дюйма — легко представить, сравнив его с обычной дискетой. Вряд ли было бы хорошей идеей таскать его в кармане, но находиться в одной комнате и даже прикасаться к нему без вреда для здоровья было вполне возможно. Плутоний производился на ядерном реакторе в Хэндфорде, штат Вашингтон. Именно там было получено вещество для первого в истории атомного взрыва — Тринити, для бомбы, сброшенной на Нагасаки и, наконец, для Дьявольского ядра.

Люди из Оук-Риджа ничего не знали о том, где должен использоваться уран, — они просто знали, что нужно делать то-то и то-то… Люди же «внизу» вообще не знали, что они делают. Однако Сегре настаивал, что люди из Оук-Риджа никогда не сумеют правильно произвести анализы, и вся затея вылетит в трубу. Поэтому в конце концов он поехал посмотреть на их работу и, когда шел по территории, вдруг увидел, что везут огромную емкость с водой — зеленой водой, — то есть с раствором нитрата урана. Он сказал:
— Вот это да! И что же, вы собираетесь таким же манером обращаться с этой водичкой и когда уран будет очищен? Вы именно это собираетесь делать?
Они остановились:
— Конечно, а почему бы и нет?
— Разве все не взорвется?
— Что? Взорвется?

Исследователи, ученые, простые рабочие того времени были первопроходцами на новой, неизведанной территории. Это сегодня мы видим атомные электростанции, управляемые компьютерами, системы защиты и контроля, людей в костюмах-скафандрах. Тогда же лаборатории больше походили на слесарные мастерские, а правила безопасности вырабатывались вместе с новыми и новыми экспериментами, зачастую весьма опасными. Два из них привели к человеческим жертвам.

21 августа 1945 г. Гарри Дэглиэн-младший

Первый инцидент с Дьявольским ядром произошел спустя две недели после уничтожения Хиросимы и Нагасаки. Гарри Дэглиен-младший проводил эксперимент, заключавшийся в постройке вокруг Ядра оболочки, отражающей нейтроны. Она состояла из кирпичей карбида вольфрама — этот сплав используется для изготовления пуль и снарядов, сверел, шариков для шариковых ручек и даже обручальных колец. Процедура заключалась в постепенном добавлении кирпичей, образующих «колодец» вокруг Ядра, в результате чего оно приводилось в состояние, близкое к критическому.

Утром 21 августа Дэглиен провел два эксперимента, выстроив «колодцы» из кирпичей разного размера. Очередная сборка была запланирована на следующее утро, однако физик решил провести его в одиночку вечером того же дня, в нарушение установленных правил. В лаборатории находился лишь охранник, который поприветствовал Гарри и углубился в чтение газеты.



Дэглиен выстроил колодец из четырех слоев кирпичей, контролируя излучение Ядра с помощью счетчика. На очередном слое счетчик показал резкое повышение уровня радиации, это означало, что вся конструкция находится в состоянии, близком к критическому. Ученый начал убирать кирпич и внезапно уронил его прямо на центр сборки. На часах было 9 часов 55 минут вечера.



Охранник сидел спиной к Дэглиену на расстоянии около 5 метров и услышал треск счетчика, звук падающего кирпича, а затем увидел вспышку света. Повернувшись, он увидел, как ученый, замерев, стоит рядом со сборкой, пытаясь оценить ситуацию. Дэглиен разобрал конструкцию, переведя ее в безопасное состояние, однако к этому моменту он уже получил суммарную дозу радиации около 600 рентген. Больше всего пострадали руки: в левой руке физик держал кирпич до момента падения, правой столкнул его с вершины Ядра. Дозы облучения рук составили от 15 до 40 тысяч бэр. По ссылке (предупреждение: фото не из приятных) можно увидеть состояние правой руки спустя девять дней после инцидента — говоря простым языком, она была сожжена радиацией.

Спустя 26 дней Дэглиен скончался. Усилия медиков не принесли результата и при дозе облучения, многократно превысившую смертельный уровень, были бесполезными. Об инциденте была опубликована короткая заметка в New York Times, где утверждалось, что физик умер от химических ожогов.

21 мая 1946 г. Луис Слотин

Одним из коллег и друзей Дэглиена, работавших вместе с ним и навещавших его в госпитале, был канадский физик Луис Слотин. В Лос-Аламосе он также занимался опасными экспериментами по приведению радиоактивных зарядов в состояние, близкое к критическому. Также Слотин принимал участие в сборке Тринити — первой атомной бомбы, взорванной в пустыне Нью-Мексико 16 июля 1945 года. За время работы он стал чрезвычайно опытным и уникальным специалистом в своей области. Стоит отметить, что после окончания Второй Мировой войны Слотин выражал неприязнь по отношению к испытаниям атомного оружия. Он планировал продолжать исследования в мирных областях — радиобиологии и биофизике.

В новом эксперименте Дьявольское ядро помещалось в оболочку из двух бериллиевых полусфер. Бериллий, как и карбид вольфрама, является отражателем нейтронов. Днем 21 мая Слотин в присутствии семерых коллег поместил Ядро в нижнюю полусферу и накрыл его верхней полусферой. Между отражателями должен был оставаться небольшой зазор, для чего обычно использовались специальные прокладки. Но на этот раз их не было, Слотин удерживал верхнюю полусферу левой рукой, а в правой руке держал отвертку, которая не давала полусферам соединиться.



Что случилось дальше — теперь уже догадаться нетрудно. В 15 часов 30 минут отвертка соскользнула, и верхняя полусфера упала на Ядро. Люди в комнате увидели голубое свечение ионизированного воздуха и ощутили волну тепла, исходившую от Ядра. Слотин ощутил сильное жжение в левой руке и инстинктивно отдернул ее, сняв верхнюю полусферу и таким образом прекратив цепную реакцию. Однако он уже точно знал, что случилось непоправимое. Доза радиации, полученная физиком, составила около 2100 рентген. Коллеги, находящиеся рядом, получили меньшие дозы, сильнее других пострадал Элвин Грейвс, находившийся рядом с Ядром. Он должен был сменить Слотина на его должности. В результате облучения он ослеп, что не помешало ему впоследствии стать руководителем множества наземных ядерных испытаний, проведенных США в 50-х годах ХХ века.

Слотин же скончался спустя 9 дней в том же госпитале и в той же комнате, где до этого умер Дэглиен.

Информация о втором инциденте некоторое время была засекречена. Позже Слотин был представлен как герой, спасший ценой своей жизни своих коллег. Редактор местной газеты Los Alamos Times посвятил его памяти стихи (перевод А. Мурашовой):

Да примет Бог тебя, великий ученый!
В обычной жизни мы знали лишь широту твоего ума,
И лишь в горниле смертных испытаний
Открылась нам твоя душа.


Однако в случившемся была целиком его вина. Дьявольское ядро во второй раз не простило нарушений техники безопасности и правил проведения эксперимента.

После инцидентов все эксперименты с непосредственным участием людей были прекращены. Дальнейшие испытания критических состояний проводились с помощью устройств, управляемых дистанционно.

1 июня 1946 г.

Дьявольское ядро, наконец, перестало существовать. Впереди были тысячи ядерных испытаний в воздухе, на земле, под водой и под землей, в космосе…

Послесловие, оно же предисловие. 16 июля 1945 г.

Когда все закончилось, в Лос-Аламосе возникло ужасное возбуждение. Все устраивали вечеринки, и мы носились повсюду. Я забился в угол джипа и там бил в барабан и все такое. Но один человек, я помню, Боб Вильсон, сидел подавленный и безучастный.
— Почему ты хандришь? — спросил я его.
Он сказал:
— То, что мы сделали, — ужасно.
Я удивился:
— Но ведь ты сам начал это. Именно ты вовлек в это всех нас.
Понимаете, что со мной случилось, что случилось со всеми нами? Мы начинали с добрыми намерениями, потом усердно работали, чтобы завершить что-то важное. Это удовольствие, это очень волнующе. И перестаешь думать, знаете ли, просто перестаешь. Боб Вильсон оказался единственным, кто еще думал об этом в тот момент.

Ссылки

Demon core в Википедии
Operation Crossroads
Сайт памяти Гарри Дэглиена
Сайт памяти Луиса Слотина