captcha image

Hasło zostanie wysłane na twojego e-maila.
Tak wyglądał rdzeń demona tuż przed drugim wypadkiem - zdjęcie pochodzi z rekonstrukcji wypadku. Fot. Wikimedia

Tak wyglądał rdzeń demona tuż przed drugim wypadkiem – zdjęcie pochodzi z rekonstrukcji wypadku. Fot. Wikimedia

Naukowcy nie są zwykle przesądni, ale tej szczególnej kuli plutonu nadali nazwę „rdzeń demona”. Nic dziwnego – dwa dramatyczne wypadki, w których brała udział, to trochę zbyt wiele. Dziś mamy rocznicę pierwszego z tych zdarzeń.

Minęły nieco ponad dwa tygodnie od zrzucenia bomby na Hiroszimę i w Los Alamos nadal trwały nerwowe prace nad bronią atomową. Początkowo planowany był trzeci atak, który miał odbyć się 19 sierpnia. Jednak kapitulacja Japonii sprawiła, że trzecia bomba, podobna do tej z Nagasaki, nie została nigdy ukończona i zrzucona. Pozostał jednak pluton, który miał stanowić jej rdzeń. Uformowano z niego kulę o średnicy 89 mm ważącą 6,2 kg. Taka ilość stanowiła masę podkrytyczną – zbyt małą, by samoistnie zainicjowała się w niej reakcja łańcuchowa. No właśnie – słowo „samoistnie” jest tu kluczowe.

Upuszczony blok

Plutonowa kula nosiła nazwę kodową Charlie od trzeciej litery alfabetu (wcześniejsze rdzenie to Abel i Baker). Charlie został skierowany do dalszych badań w Los Alamos, bo USA posiadały wówczas bardzo niewielkie ilości plutonu. 21 sierpnia 1945 roku postanowiono zbadać, czy faktycznie rdzeń ma masę bliską krytycznej. W tym celu potrzebny był reflektor neutronów, czyli materiał, który odbije do wnętrza rdzenia neutrony wyrzucane na zewnątrz kuli. Takie właściwości ma m.in. węglik wolframu. W laboratorium pracował tego dnia fizyk Harry Daghlian, któremu towarzyszył tylko jeden strażnik. Daghlian układał wokół plutonowego rdzenia węglikowe bloczki, ustawiając je tak, by jak najskuteczniej odbijały neutrony.

Cała procedura kontrolowana była przy pomocy licznika neutronów – im lepsze ułożenie bloczków, tym skuteczniejszy reflektor i tym bliższy reakcji łańcuchowej pluton, a więc tym silniejsze promieniowanie. Daghlian kończył już swoją układankę i ustawiał ostatni z bloczków, gdy licznik zaalarmował go, że spowoduje to inicjację reakcji. Fizyk zatrzymał gwałtownie rękę, ale ostatni bloczek wypadł mu z dłoni i spadł na rdzeń.

Daghlian zareagował błyskawicznie, próbując zrzucić na podłogę upuszczony węglik wolframu, ale nie zdołał tego zrobić. Rozrzucił więc ułożoną konstrukcję, powodując przerwanie rozpoczynającej się reakcji.

Dłoń Harry'ego K. Daghliana z oparzeniami popromiennymi. Fot. Manhattan Project/Wikimedia Commons

Dłoń Harry’ego K. Daghliana z oparzeniami popromiennymi. Fot. Manhattan Project/Wikimedia Commons

Te kilka sekund wystarczyły jednak, by otrzymał ogromną dawkę promieniowania ocenianą na 300-500 remów. Nie znamy bezpośredniej reakcji jego organizmu tuż po napromieniowaniu, ale wkrótce po umieszczeniu w szpitalu zapadł w śpiączkę i zmarł 25 dni po wypadku na skutek choroby popromiennej. Znajdujący się 3-4 metry od Daghliana strażnik otrzymał zacznie niższą dawkę i zmarł dopiero 33 lata po wypadku, prawdopodobnie bez związku z napromieniowaniem.

To zdarzenie doprowadziło do licznych zmian w przepisach – m.in. ustalono, że podobnych badań nie może prowadzić tylko jeden eksperymentator. Rozpoczęto też prace nad systemem pozwalającym na zdalne operowanie materiałami rozszczepialnymi. Niestety, nie powstał on na tyle szybko, by zapobiec drugiemu wypadkowi z udziałem rdzenia Charlie.

Śrubokręt nie wystarczył

Od tragicznego zdarzenia zakończonego śmiercią Harry’ego Daghliana minęło dokładnie 9 miesięcy. Był 21 maja 1946 roku, wojna skończyła się przed rokiem i presja na naukowców w Los Alamos znacznie spadła. Ba, niektórzy poczuli się już całkiem pewnie i komfortowo, wpadając nawet w pewną rutynę.

I właśnie tym tłumaczy się zwykle to, co spotkało kolegę Daghliana, Louisa Slotina. Ten 35-letni fizyk kończył właśnie swoją pracę dla armii i zamierzał wrócić na uczelnię. Trwały przygotowania do serii prób jądrowych oznaczonych kryptonimem Operation Crossroads i plutonowy rdzeń miał zostać wykorzystany do testów w Atolu Bikini. Slotin przeprowadzał doświadczenie w obecności swojego następcy, Alvina C. Gravesa. Znowu badano to, jak szybko w rdzeniu plutonowym może rozpocząć się reakcja łańcuchowa, jednak tym razem wykorzystywano inny typ reflektora neutronów. Składającą się z dwóch połówek kulę plutonu otaczały dwie powłoki wykonane z berylu. Górna miała specjalne zagłębienie pozwalające na wygodne trzymanie jej w dłoni. Zetknięcie obu połówek zamknęłoby cały układ i doprowadziło do rozpoczęcia reakcji, dlatego stosowano odpowiednie przekładki zapobiegające takiemu zdarzeniu.

Jednak Louis Slotin, choć z pochodzenia Kanadyjczyk, miał iście kowbojską fantazję. Jego znakiem firmowym były niebieskie jeansy i kowbojki – strój, w którym pracował w laboratorium. Zapewne nonszalancja i rutyna sprawiły, że zrezygnował z podkładek zabezpieczających połówki rdzenia, zamiast tego wtykając pomiędzy nie… śrubokręt. Ta nieoficjalna procedura była krytykowana przez samego Enrico Fermiego, który oznajmił kiedyś Slotinowi i jego współpracownikom, że „w ciągu roku będą martwi”, jeśli nie zaprzestaną takich działań.

Rekonstrukcja doświadczenia Slotina. Fot. Los Alamos National Laboratory/Wikimedia Commons

Rekonstrukcja doświadczenia Slotina. Fot. Los Alamos National Laboratory/Wikimedia Commons

21 maja Slotin trzymał lewą ręką berylową osłonę, a w prawej dzierżył swój ulubiony „śrubokręt bezpieczeństwa”. Tuż za prowadzącym doświadczenie fizykiem stał Alvin C. Graves, poza nim w pokoju było jeszcze sześć innych osób. O 15:20 śrubokręt omsknął się i połówki rdzenia zamknęły się. Wokół kuli powietrze zaczęło jarzyć się błękitnym światłem, co było efektem jonizacji powietrza. Obecnych w pokoju uderzyła fala gorąca, a Slotin poczuł w ustach kwaśny smak i gwałtownym ruchem zerwał górną połówkę rdzenia, zrzucając ją na podłogę.

Reakcja ustała, ale dla eksperymentatora nie było już ratunku. Koledzy wyprowadzili Slotina z laboratorium, a naukowiec gwałtownie zwymiotował, co jest typową reakcją na silne napromieniowanie. Został czym prędzej odwieziony do szpitala, gdzie przeszedł szereg transfuzji krwi. Na koszt armii USA sprowadzono rodzinę fizyka, która zjawiła się po czterech dniach od wypadku. Piątego dnia stan Slotina zaczął się szybko pogarszać – intensywna biegunka, opuchlizny, zatrzymanie pracy nerek i jelit, ogromne pęcherze na ciele, gangrena. Po tygodniu pojawiły się objawy ze strony ośrodkowego układu nerwowego prowadzące do śpiączki. Louis Slotin zmarł 30 maja o 11:30 w wyniku gwałtownej choroby popromiennej.

Stojący w trakcie wypadku tuż za Slotinem Alvin C. Graves został przez niego osłonięty przed znaczną częścią promieniowania, jednak otrzymana dawka sprawiła, że miał liczne problemy neurologiczne i uszkodzony wzrok. Zmarł jednak 19 lat po wypadku na zawał serca, którego przyczyną nie musiało być napromieniowanie.

Ustawienie osób w laboratorium sprawiło, że pozostali obecni otrzymali znacznie mniejsze dawki – najsilniej napromieniowany szeregowy Patrick Joseph Cleary zginął cztery lata później podczas wojny w Korei.

Rdzeń demona

Po drugim wypadku Charlie zyskał ponurą nazwę „rdzenia demona”. Zrezygnowano z wykorzystania go w testach na Atolu Bikini, bo obawiano się, że dwukrotne wejście w reakcję łańcuchową mogło zmienić strukturę chemiczną rdzenia, co doprowadziłoby do trudnego do przewidzenia przebiegu reakcji podczas wybuchu. Ostatecznie rdzeń demona został przetopiony i wykorzystany w rdzeniach kolejnych bomb testowanych przez USA.

Po dramatycznych wypadkach zasadniczo zmieniono przepisy dotyczące eksperymentów z materiałami rozszczepialnymi, wprowadzając wreszcie systemy bezpiecznego nimi operowania. Nigdy później nie zdarzyły się podobne wypadki.

 

źródła: 1, 2, 3, 4

Rdzeń demona – kula plutonu, która zabiła dwóch naukowców
4.8 (96.36%) 22 głosów

Czego u nas szukaliście?

  • Eileen

    Trochę to wszystko zabawne. Poważni ludzie zachowywali się jak dzieci

  • Eileen

    Poważni ludzie, a zachowywali się jak dzieci. Teoria nie była im przecież obca jak Roentgenowi czy małżeństwu Curie

  • Konrad

    Zastanawia mnie ta fala gorąca jaką poczuli uczestnicy drugiego incydentu, to było gorąco wywołane promieniowaniem, czy może świadomością tego co nastąpi za chwilę.
    Na szczęście dla okolicznych mieszkańców, eksperymentatorami byli młodzi ludzie z refleksem.

    • Bartek Sztybór

      Podejrzewam, że obie odpowiedzi są poprawne xd

    • Przemek Jaśkiewicz

      Wolałbym starych ludzi z rozumem.

  • Marcin

    Warto wspomnieć, że opisywane wydarzenie ze śrubokrętem zostało wykorzystane w filmie “Projekt Manhattan” (wtedy nic takiego się nie wydarzyło, ale dla atrakcyjności filmu użyto wydarzenia z przyszłości). Warto obejrzeć i poczuć pionierską atmosferę tamtych czasów. Wtedy można zrozumieć, dlaczego poważni ludzie zachowywali się czasem jak dzieci.

  • pawo2000

    ten wypadek Slotina został opisany przez Feynmana w jednej z jego książek, o drugim (wczesniejszym chronologicznie) nigdy jeszcze nie słyszałem

Nie ma więcej wpisów