Роковые игры с атомом: Трагедия «Демонического ядра» в Лос-Аламосе
Образ мифического зверя всегда служил символом сокрушительной мощи и первозданной опасности. Именно метафору «щекотания дракона за хвост» Ричард Фейнман выбрал для описания рискованных изысканий в рамках проекта «Манхэттен». Это выражение пугающе точно характеризует деятельность выдающихся физиков, которые, работая над созданием первой атомной бомбы, порой балансировали на грани жизни и смерти, что привело к необратимым последствиям.
История хранит память о двух инцидентах в национальной лаборатории Лос-Аламоса, связанных с критическими сборками плутония. Эти события, ставшие первыми в истории случаями гибели людей от острой лучевой болезни в ходе лабораторных тестов, навсегда закрепили за радиоактивным объектом мрачное прозвище — «демоническое ядро» (demon core).
Физика процесса: На пороге бездны
Чтобы осознать масштаб опасности, необходимо обратиться к теории критической массы. Энергия, высвобождаемая при ядерном распаде, представляет собой кинетическую энергию осколков, образующихся при попадании нейтрона в ядро делящегося вещества. Каждое такое деление порождает еще 2–3 новых нейтрона, запуская процесс размножения частиц. Логично предположить, что цепная реакция должна развиваться мгновенно, но в обычных условиях этого не происходит.
Нейтроны обладают колоссальной скоростью и проникающей способностью, из-за чего большинство из них беспрепятственно покидает пределы активного вещества. Реакция затухает, не успев начаться. Однако при достижении критической массы количество рожденных нейтронов превышает число покинувших систему частиц. В этот момент запускается самоподдерживающаяся цепная реакция, и плотность нейтронного потока растет лавинообразно. Чтобы ускорить этот процесс, ученые использовали отражатели (бериллий или карбид вольфрама), которые возвращали нейтроны обратно в ядро. Именно манипуляции с этими материалами и составляли суть экспериментов в Лос-Аламосе.
Инцидент первый: Роковая неосторожность Гарри Дагляна
21 августа 1945 года 24-летний физик Гарри Даглян изучал свойства отражения нейтронов. Его работа заключалась в постепенном возведении вокруг плутониевой сферы защитного барьера из блоков карбида вольфрама. С каждым новым блоком система все ближе подходила к критической черте. Контроль осуществлялся с помощью дозиметра, характерный треск которого сигнализировал об интенсивности излучения.
Вечером того же дня, движимый научным азартом, Даглян решил продолжить эксперимент в одиночку. Это решение стало роковым.
В процессе работы счетчик Гейгера предупредил о достижении опасного порога. Пытаясь отвести руку с очередным блоком, ученый случайно выронил его прямо на плутониевое ядро. Сборка мгновенно перешла в надкритическое состояние. Лабораторию озарила яркая голубая вспышка — следствие эффекта Вавилова — Черенкова. Даглян в панике попытался сбросить блок рукой, получив тяжелейший радиационный ожог, затем безуспешно пытался перевернуть стол, но массивная конструкция была слишком тяжелой. В итоге ему пришлось разбирать кладку вручную, пока реакция не прекратилась.
За те 30 секунд, что длился инцидент, Гарри получил дозу облучения, несовместимую с жизнью. Через 25 дней мучительной борьбы с лучевой болезнью он скончался, став первой жертвой «демонического ядра».
Инцидент второй: Смертельный баланс Луиса Злотина
История склонна повторяться, если из нее не сделаны выводы. Спустя девять месяцев, 21 мая 1946 года, «ядро-демон» вновь заявило о себе. Опытный физик Луис Злотин демонстрировал коллегам методику работы с критической массой.
На этот раз установка представляла собой две бериллиевые полусферы, внутри которых находился плутоний. Злотин должен был аккуратно сближать их, регулируя поток нейтронов. Малейшее полное смыкание полусфер означало немедленный переход в надкритическую фазу. Пренебрегая протоколами безопасности и полагаясь на твердость руки, ученый удерживал верхнюю полусферу… кончиком обычной отвертки.
В какой-то момент инструмент соскользнул. Полусферы сомкнулись, и помещение вновь залил призрачный голубой свет. Злотин успел отбросить верхнюю часть отражателя, остановив реакцию, но его судьба была предрешена. Понимая неизбежное, он сохранил поразительное хладнокровие: приказал коллегам застыть на местах и отметил их положение на полу, чтобы позже рассчитать полученные ими дозы радиации. Луис Злотин умер спустя девять суток в страшных мучениях. Остальные присутствующие выжили, хотя двое из них скончались спустя два десятилетия от заболеваний, вероятно вызванных тем облучением.
Наследие ошибок
Эти трагические эпизоды стали суровым напоминанием о том, что правила техники безопасности в атомной энергетике буквально написаны кровью. После гибели Злотина любые эксперименты с критическими массами в ручном режиме были запрещены. На смену людям пришли дистанционно управляемые роботы, а исследователи стали наблюдать за процессами из защищенных бункеров через толстые свинцовые стекла.
Автор: Сергей Столбов
Первоисточник
