В зависимости от вашей точки зрения, «Проект Манхэттен» — сотрудничество США, Великобритании и Канады, в ходе которого были разработаны первые атомные бомбы — это один из величайших и худших проектов нашего времени. Можно сказать, что Манхэттенский проект по сути закончил Вторую мировую войну и таким образом в долгосрочной перспективе спас миллионы жизней. Еще можно сказать, что Манхэттенский проект привел к десятилетиям «железного занавеса» и холодной войне. Независимо от вашей точки зрения, все сходятся на том, что физики, инженеры и химики, стоявшие за проектом, были гениями и профессионалами своего дела. Или полными кретинами.

После атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки ученые из Лос-Аламоса — там находился первый исследовательский центр проекта — продолжали проводить эксперименты над подкритической массой плутония с одной только отверткой с тонким лезвием (которую держал ученый!), которая предотвращала набор плутонием критической массы и убийство всех в комнате. Достаточно сказать, что иногда отвертка соскальзывала и ученый, который ее держал, моментально поджаривался убийственными нейтронами.

Атомный век

Как вы знаете, на Японию было сброшено две бомбы. Little Boy, «Малыш», довольно простая бомба в форме пушечного ядра, начиненная ураном-235, была сброшена на Хиросиму 6 августа 1945. Fat Man, «Толстяк», более сложная по конструкции бомба, которая взрывала сферу или ядро из плутония, была сброшена на Нагасаки три дня спустя, 9 августа. В тот же день император Хирохито начал процесс, который в конечном итоге привел к капитуляции Японии и окончанию Второй мировой войны.

Что вы вряд ли знаете, так это то, что силами союзников было сделано три плутониевых заряда, стоимостью 500 миллионов долларов каждый (большая часть средств Манхэттенского проекта была потрачена на производство расщепляющегося урана и плутониевого топлива). Первый заряд использовался в эксперименте Trinity, который показал, что техника комплексной имплозии была в принципе возможна. Испытания Trinity, который были проведены 16 июля 1945 года, считаются началом атомного века. Второй заряд был взорван над Нагасаки и погубил десятки тысяч людей. Третий заряд… Третий заряд должен был быть сброшен на Японию, но капитуляция страны не дала этому свершиться. Вместо этого заряд отвезли в Лос-Аламос для дальнейших исследований, где он незамедлительно убила кучу ученых и стал известен как «заряд-демон».

Заряд-демон

Когда атом делится, он, как правило, распадается на два меньших атома и вместе с этим испускает несколько нейтронов в виде отходов. Эти мусорные нейтроны могут ударить ближайшие атомы и привести к их делению. Бомба с типом ядерного деления взрывается, когда, по сути, урановое или плутониевое топливо становится надкритическим. Это означат, что имеется достаточно расщепляющихся атомов (делящихся), чтобы нейтроны поддерживали постоянную цепную реакцию деления. Для этого нужна определенная масса и объем материала (так называемая критическая масса). Одним из ключевых исследований Манхэттенского проекта было определение точных контролируемых условиях, в которых можно взять обычный радиоактивный кусок урана или плутония и сделать его надкритическим — таким образом, создав атомную бомбу.

Хотя вы можете подумать, что такие исследования надкритичности должны проводиться химиками и физиками, которые находятся в километре от бомбы в убежище и двигают делящийся материал длинными металлическими арматурами, ученые Лос-Аламоса были большими экстремалами. Чтобы определить критическую массу ядер плутония, которые использовались бы для эксперимента Trinity и взрыва бомбы Fat Man, ученый из Лос-Аламоса Луи Слотин разработал процедуру, которую сам Ричард Фейнман назвал не иначе как «дерганием дракона за хвост». В ходе этой методики Слотин — надев синие джинсы и ковбойские сапоги, по всей видимости — опускал бериллиевую полусферу на плутониевый заряд. Бериллий — отражатель нейтронов, поэтому если находиться достаточно близко к ядру, то нейтроны отскакивают обратно к плутонию, вызывая надкритическое состояние. Слотин почти полностью накрывал заряд бериллиевой полусферой, и единственным, что не давало ей полностью накрыть его, было жало плоской отвертки.

Он дергал дракона за хвост почти дюжину раз, пока отвертка, наконец, не соскочила — 21 мая 1946 года — в результате чего заряд плутония набрал надкритическую массу и испустил массивный взрыв нейтронного излучения. Слотин рассказывал о вспышке синего света и волне тепла, которая прошла через его кожу, прежде чем спустя буквально полсекунды смог перевернуть бериллиевый отражатель, остановив цепную реакцию. Но было слишком поздно: он получил около 1000 зиверт излучения и умер спустя девять дней от острой лучевой болезни.

Элвин Грейвс, который наблюдал за Слотином из-за плеча, остался в живых, но получил целый ряд проблем со зрением и неврологического характера — и умер 19 лет спустя от сердечного приступа, возможно, связанного с тем, что радиация поразила его сердце. Поскольку тело Слотина поглотило большую часть нейтронной вспышки (каков герой, а?), никто из остальных не умер сразу, но по меньшей мере двое сотрудников умерли в следующие 30 лет от осложнений, связанных с радиацией (рак, анемия).

Неудивительно, что протокол критичности эксперимента был изменен сразу же после инцидента. Остальные экспериментаторы ворочали отвертку Слотина машиной с дистанционным управлением за полкилометра.

Почему же «заряд-демон»?

Верьте или нет, за год до этого случился еще один инцидент — 21 августа 1945 года — спустя пару дней после капитуляции Японии. Опять же, исследуя критичность, физик Гарри Даглян размещал кирпичики карбида вольфрама вокруг заряда-демона. Как и бериллий, карбид вольфрама отражает нейтроны. Идея заключалась в том, чтобы постепенно расставлять кирпичи вокруг ядра, пока сцинтилляционный счетчик определяет критичность заряда.

К сожалению, Даглян упустил и уронил кирпич на заряд, в результате чего тот стал критическим. Ученый убрал кирпич и остановил реакцию, но 200 зиверт радиации уже было в нем. Даглян умер через 25 дней от острой лучевой болезни, а охранник, который стоял за пределами комнаты, умер 33 года спустя от рака. Единственное хорошее в этой истории то, что Даглян работал в своей лаборатории сам.

Бум

Вскоре после смерти Слотина, и, возможно, из-за растущего дискомфорта среди ученых в Лос-Аламосе, заряд-демон был взорван в рамках экспериментов с ядерным оружием в ходе операции Crossroads. Заряд, который был собран в бомбу под названием «Джильда», взорвался, как и ожидалось, с выходом примерно 23 килотонн тротилового эквивалента — для сравнения, «Толстяк» над Нагасаки рванул на 21 килотонну. «Джильда» была взорвана над списанным линкором USS Nevada, чтобы понять, можно ли ядерными бомбами эффективно топить корабли, но снаряд промахнулся мимо цели на километр.

Как вы видите на фото, на месте взрыва «Джильды» не было никаких демонически знаков, просто обычный гриб. Такова история «заряда-демона». Надеюсь, было интересно.

По материалам arstechnica.com