Núcleo demoníaco -Demon core

Uma recriação do experimento envolvido no incidente de 1945. A esfera de plutônio é cercada por blocos de carboneto de tungstênio refletores de nêutrons .

O núcleo demoníaco era uma massa subcrítica esférica de 6,2 kg (14 lb) de plutônio de 89 milímetros (3,5 pol) de diâmetro, fabricado durante a Segunda Guerra Mundial pelo esforço de desenvolvimento de armas nucleares dos Estados Unidos , o Projeto Manhattan , como um núcleo físsil para um bomba atômica primitiva . Ele esteve envolvido em dois acidentes de criticidade , em 21 de agosto de 1945 e 21 de maio de 1946, cada um dos quais matou uma pessoa.

O núcleo foi planejado para uso em uma possível terceira arma nuclear a ser lançada no Japão , mas quando a rendição do Japão tornou isso desnecessário, ele foi reaproveitado para testes. Ele foi projetado com uma pequena margem de segurança para garantir uma explosão bem-sucedida da bomba. O dispositivo ficou brevemente supercrítico quando foi acidentalmente colocado em configurações supercríticas durante dois experimentos separados destinados a garantir que o núcleo estivesse próximo do ponto crítico. Os incidentes aconteceram no Laboratório de Los Alamos , resultando no envenenamento agudo por radiação e subsequentes mortes dos cientistas Harry Daghlian e Louis Slotin .

Fabricação e história inicial

O núcleo do demônio (como o segundo núcleo usado no bombardeio de Nagasaki ) era, quando montado, uma esfera sólida de 6,2 kg (14 lb) medindo 89 milímetros (3,5 pol) de diâmetro. Consistia em três partes: dois hemisférios de plutônio-gálio e um anel, projetado para impedir que o fluxo de nêutrons "jateja" para fora da superfície unida entre os hemisférios durante a implosão . O núcleo do dispositivo usado no teste nuclear Trinity no Alamogordo Bombing and Gunnery Range em julho não tinha esse anel.

Os dois físicos Harry Daghlian (centro-esquerda) e Louis Slotin (centro-direita) durante o Teste da Trindade . Ambos morreram após acidentes de supercriticalidade envolvendo o "núcleo demoníaco".

O plutônio refinado foi enviado do local de Hanford no estado de Washington para o Laboratório de Los Alamos ; um documento de inventário datado de 30 de agosto mostra que Los Alamos havia gasto "HS-1, 2, 3, 4; R-1" (os componentes das bombas Trinity e Nagasaki) e tinha em sua posse "HS-5, 6; R- 2", finalizado e nas mãos do controle de qualidade. O material para "HS-7, R-3" estava na seção de metalurgia de Los Alamos, e também estaria pronto em 5 de setembro (não é certo se esta data permitiu a fabricação do "HS-8 " não mencionado para completar o quarto núcleo). Os metalúrgicos usaram uma liga de plutônio-gálio , que estabilizou o alótropo da fase δ do plutônio para que pudesse ser prensado a quente na forma esférica desejada. Como o plutônio corroeu prontamente, a esfera foi então revestida com níquel .

Em 10 de agosto, o major-general Leslie R. Groves, Jr. , escreveu ao general do Exército George C. Marshall , chefe do Estado-Maior do Exército dos Estados Unidos , para informá-lo de que:

A próxima bomba do tipo implosão estava programada para estar pronta para entrega no alvo no primeiro bom tempo após 24 de agosto de 1945. Ganhamos 4 dias na fabricação e esperamos enviar os componentes finais do Novo México em 12 de agosto ou 13º. Desde que não haja dificuldades imprevistas na fabricação, no transporte para o teatro ou após a chegada ao teatro, a bomba deve estar pronta para entrega no primeiro tempo adequado após 17 ou 18 de agosto.

Marshall acrescentou uma anotação: "Não deve ser lançado no Japão sem autorização expressa do presidente", já que o presidente Harry S. Truman estava esperando para ver os efeitos dos dois primeiros ataques. Em 13 de agosto, a terceira bomba foi programada. Previa-se que estaria pronto em 16 de agosto para ser descartado em 19 de agosto. Isso foi antecipado pela rendição do Japão em 15 de agosto de 1945 , enquanto os preparativos ainda estavam sendo feitos para que fosse enviado para Kirtland Field . O terceiro núcleo permaneceu em Los Alamos.

Primeiro incidente

O núcleo, montado, foi projetado para ficar em "-50 centavos ". Nesse estado, há apenas uma pequena margem de segurança contra fatores estranhos que podem aumentar a reatividade, fazendo com que o núcleo se torne supercrítico e, em seguida, leve a crítico , um breve estado de rápido aumento de energia. Esses fatores não são comuns no ambiente; são circunstâncias como a compressão do núcleo metálico sólido (que eventualmente seria o método usado para explodir a bomba), a adição de mais material nuclear ou o fornecimento de um refletor externo que refletiria os nêutrons de saída de volta ao núcleo. Os experimentos conduzidos em Los Alamos que levaram aos dois acidentes fatais foram projetados para garantir que o núcleo estivesse realmente próximo do ponto crítico, organizando esses refletores e vendo quanta reflexão de nêutrons era necessária para se aproximar da supercriticalidade.

Em 21 de agosto de 1945, o núcleo de plutônio produziu uma explosão de radiação de nêutrons que levou à morte do físico Harry Daghlian . Daghlian cometeu um erro ao realizar experimentos com refletores de nêutrons no núcleo. Ele estava trabalhando sozinho; um guarda de segurança, soldado Robert J. Hemmerly, estava sentado em uma mesa de 3 a 4 m de distância. O núcleo foi colocado dentro de uma pilha de tijolos de carboneto de tungstênio refletores de nêutrons e a adição de cada tijolo aproximou o conjunto da criticidade. Ao tentar empilhar outro tijolo ao redor da montagem, Daghlian o deixou cair acidentalmente no núcleo e, assim, fez com que o núcleo entrasse em supercriticalidade, uma reação em cadeia crítica auto-sustentável. Ele rapidamente removeu o tijolo da montagem, mas recebeu uma dose fatal de radiação. Ele morreu 25 dias depois de envenenamento por radiação aguda .

Segundo incidente

Uma recriação do experimento de 1946. A meia-esfera é vista, mas o núcleo interno não. O hemisfério de berílio é segurado com uma chave de fenda.

Em 21 de maio de 1946, o físico Louis Slotin e sete outros funcionários de Los Alamos estavam em um laboratório de Los Alamos realizando outro experimento para verificar a proximidade do núcleo à criticidade pelo posicionamento de refletores de nêutrons. Slotin, que estava saindo de Los Alamos, estava mostrando a técnica para Alvin C. Graves , que a usaria em um teste final antes dos testes nucleares da Operação Crossroads programados um mês depois no Atol de Bikini . Era necessário que o operador colocasse duas meias esferas de berílio (um refletor de nêutrons) ao redor do núcleo a ser testado e abaixasse manualmente o refletor superior sobre o núcleo usando um orifício para o polegar na parte superior. À medida que os refletores foram movidos manualmente para mais perto e mais longe um do outro, os contadores de cintilação mediram a atividade relativa do núcleo. O experimentador precisava manter uma leve separação entre as metades do refletor para ficar abaixo da criticidade. O protocolo padrão era usar calços entre as metades, pois permitir que elas se fechassem completamente poderia resultar na formação instantânea de uma massa crítica e uma excursão de poder letal.

Sob o próprio protocolo não aprovado de Slotin, os calços não foram usados ​​e a única coisa que impedia o fechamento era a lâmina de uma chave de fenda comum manipulada na outra mão de Slotin. Slotin, que era dado à bravura, tornou-se o especialista local, realizando o teste em quase uma dúzia de ocasiões, muitas vezes com sua marca registrada de jeans e botas de caubói, diante de uma sala cheia de observadores. Enrico Fermi teria dito a Slotin e outros que estariam "mortos dentro de um ano" se continuassem realizando o teste dessa maneira. Os cientistas se referiram a esse flerte com a possibilidade de uma reação nuclear em cadeia como "fazer cócegas na cauda do dragão", com base em uma observação do físico Richard Feynman , que comparou os experimentos a "fazer cócegas na cauda de um dragão adormecido".

No dia do acidente, a chave de fenda de Slotin escorregou para fora uma fração de polegada enquanto ele abaixava o refletor superior, permitindo que o refletor se encaixasse ao redor do núcleo. Instantaneamente, houve um clarão de luz azul e uma onda de calor na pele de Slotin; o núcleo tornou-se supercrítico, liberando uma intensa explosão de radiação de nêutrons estimada em cerca de meio segundo. Slotin rapidamente torceu o pulso, jogando a concha de cima no chão. O aquecimento do núcleo e das conchas interrompeu a criticidade segundos após seu início, enquanto a reação de Slotin impediu uma recorrência e encerrou o acidente. A posição do corpo de Slotin sobre o aparelho também protegeu os outros de grande parte da radiação de nêutrons, mas ele recebeu uma dose letal de 1.000  rad (10  Gy ) de nêutrons e 114 rad (1,14 Gy) de radiação gama em menos de um segundo e morreu nove dias. depois de envenenamento por radiação aguda.

A pessoa mais próxima de Slotin, Graves, que estava vigiando o ombro de Slotin e, portanto, foi parcialmente protegido por ele, recebeu uma dose de radiação alta, mas não letal . Graves foi hospitalizado por várias semanas com envenenamento por radiação grave. Ele morreu 19 anos depois, aos 55 anos, de ataque cardíaco . Embora isso possa ter sido causado pela exposição de Graves à radiação, seu pai também morreu de ataque cardíaco (sugerindo que o evento pode ter sido hereditário).

O segundo acidente foi relatado pela Associated Press em 26 de maio de 1946: "Quatro homens feridos por exposição acidental à radiação no laboratório atômico do governo aqui [Los Alamos] receberam alta do hospital e a 'condição imediata' de quatro outros é satisfatória, o Exército informou hoje. O Dr. Norris E. Bradbury , diretor do projeto, disse que os homens ficaram feridos na terça-feira passada no que ele descreveu como um experimento com material físsil.

Estudos médicos

A pesquisa de acompanhamento foi realizada sobre a saúde dos homens. Um relatório inicial foi publicado em 1951. Um relatório posterior foi compilado para o governo dos EUA e apresentado em 1979. Um resumo de suas descobertas:

Dois maquinistas, Paul Long e outro, não identificado, em outra parte do edifício, 20–25 pés (6–7,5 m) de distância, não foram tratados.

Após esses incidentes, o núcleo, originalmente conhecido como "Rufus", foi referido como o "núcleo do demônio". Experimentos práticos de criticidade foram interrompidos e máquinas de controle remoto e câmeras de TV foram projetadas por Schreiber, um dos sobreviventes, para realizar tais experimentos com todo o pessoal a uma distância de 400 metros.

Usos planejados e destino do núcleo

O núcleo demoníaco deveria ser usado nos testes nucleares da Operação Crossroads , mas após o acidente de criticidade, foi necessário tempo para que sua radioatividade diminuísse e fosse reavaliado quanto aos efeitos dos produtos de fissão que detinha, alguns dos quais pode ser muito venenoso para o nível desejado de fissão. Os próximos dois núcleos foram enviados para uso em Able e Baker , e o núcleo demoníaco estava programado para ser enviado mais tarde para o terceiro teste da série, provisoriamente chamado de Charlie , mas esse teste foi cancelado devido ao nível inesperado de radioatividade resultante do teste subaquático de Baker e a incapacidade de descontaminar os navios de guerra alvo. O núcleo foi posteriormente derretido e o material reciclado para uso em outros núcleos.

Veja também

• Cecil Kelley acidente de criticidade

Referências

links externos

• Mídia relacionada ao núcleo Demon no Wikimedia Commons