Это мифическое животное всегда олицетворяло что-то очень могущественное и опасное. «Дерганьем дракона за хвост» Ричард Фейнман назвал эксперименты, проводившиеся во время создания первой атомной бомбы в проекте «Манхэттен». И такое выражение очень точно описывает действия набранных со всего мира именитых ученых, проводивших невообразимо опасные эксперименты, некоторые из которых привели к трагическим последствиям.
Сегодня я расскажу о двух экспериментах с критическими плутониевыми сборками в национальной лаборатории Лос Аламоса, во время которых произошли первые инциденты, приведшие к смерти людей от радиации, - экспериментах с, так называемым, «демоническим ядром» (demon core).
Для начала нужно вспомнить теорию, в частности, что такое критическая масса. Мы уже знаем, что энергия, выделяющаяся при реакции деления, – это кинетическая энергия осколков, на которые разбивается способное к делению ядро попадающим в него нейтроном. При каждом акте такого деления испускается 2-3 новых нейтрона, т.е. происходит их размножение. И, казалось бы, должна происходить цепная реакция, и с каждым актом нейтронов должно становится все больше и больше, но такое происходит, к счастью, не всегда. Так как нейтроны очень быстрые и проходят через многие материалы насквозь, большинство из них улетает за пределы делящегося вещества, и реакция гаснет. И только при достижении определенной массы этого вещества (называемой критической) количество рожденных нейтронов начинает быть больше количества тех, кто инициировал реакцию. И тогда начинается самоподдерживающаяся цепная реакция, и количество нейтронов лавинообразно растет. Однако, помимо увеличения массы делящегося вещества, для достижения такой реакции удобнее выстраивать вокруг него отражатели нейтронов (например, бериллий или карбид вольфрама). Тогда эти отражатели будут возвращать нейтроны обратно в делящийся материал, и при достижении определенного количества отражателя нейтронов станет достаточно для самоподдерживающейся цепной реакции. Этим и занимались ученые в Лос Аламосе.
Первый инцидент. Падения камня дракону на голову
21 августа 1945 года молодой 24-летний ученый Гарри Даглян, как раз проводил эксперимент по изучению отражения нейтронов. Он выстраивал вокруг сферического куска плутония (ядра) блоки из карбида вольфрама (отражателя). Добавление каждого блока возвращало все больше нейтронов назад в ядро и приближало такую сборку к критическому состоянию. Чтобы понять, когда нужно остановиться, ученый следил за количеством испущенного излучения с помощью дозиметра, регистрировавшего нейтроны и подававшего соответствующий звуковой сигнал - тот самый треск из игры «Сталкер». Он заметил, что, расставив блоки определенным образом, можно приблизиться к критическому состоянию. Возникшую идею, как это обычно бывает у ученых, не терпелось опробовать - соорудить новую конструкцию и посмотреть, как она будет себя вести. Поэтому после рабочего дня вечером, вместо того, чтобы пойти домой, он в одиночестве пошел проводить свой последний в жизни эксперимент.
Постепенно добавляя блоки, он подошел к моменту, когда счетчик предупреждал, что приближение следующего блока может привести к критической массе ядра, и, когда Гарри попытался одернуть руку с очередным блоком, который он подносил к сборке… выронил его прямо на ядро, переведя в сборку в надкритическое состояние. Запустилась цепная реакция и мгновенно число нейтронов выросло до смертельных значений. Возникла вспышка голубого цвета, которая, возможно, была черенковским излучением в воздухе, о котором я рассказывал здесь, или в роговице глаза (там ведь тоже прозрачная среда, где частицы могут двигаться быстрее скорости света). Даглян пытался вытащить блок, но вместо этого лишь получил ожог руки, пытался опрокинуть стол, но такая сборка оказалась слишком тяжелой для этого. Тогда ему пришлось разбирать конструкцию до тех пор, пока счетчик не успокоится, после чего реакция остановилась. За это время (а прошло где-то секунд 30) Гарри получил смертельную дозу нейтронного и гамма-излучения, и, по сути, был обречен. Через несколько часов началась тошнота – первый признак острой лучевой болезни. Даглян умер в больнице через 25 дней после инцидента в страшных муках, и стал первой жертвой экспериментов с критическими сборками.
Как мы знаем, по одному случаю люди выводы делать не умеют, а заряд-демон не успокаивался в пожирании своих жертв, и ровно через 9 месяцев, 21 мая 1946 года, произошел еще один инцидент.
Второй инцидент. Щекотание дракона отверткой
35-ти летний ученый Луис Злотин в присутствии семи других сотрудников показывал эксперимент своему коллеге, который должен был заменить его во время командировки.
В этот раз конструкция сборки была уже поинтереснее – ядро находилось между двумя бериллиевыми полусферами, которые Злотин приближал и отдалял друг от друга. Это уже не блоки, которые Даглян клал по одному и постепенно приближал сборку к критичности. Это гораздо менее контролируемая конструкция, ведь обеспечивать нужный зазор между полусферами гораздо сложнее. Логично, что сборка однозначно станет надкритической, когда эти две полусферы сомкнутся. Зазора между отражателями, в который вылетают наружу нейтроны, не будет, и все они будут возвращаться в реакцию.
Также, как и Даглян, Злотин опирался на сигнал счетчика, положив один край верхней полусферы на нижнюю, а другой, не давая им сопрокоснуться, удерживал… (внимание!) наконечником отвертки! Вы только вдумайтесь, насколько точно к этой ситуации подходит выражение «дергать дракона за хво��т», которое есть в названии нашей статьи! Выполнявший этот эксперимент много раз и будучи излишне уверенным, Луис Злотин, придерживая одной рукой полусферу и пренебрегая всеми возможными техниками безопасности, балансировал на кончике отвертки между жизнью и смертью!
Не трудно догадаться, что было дальше. Чихнул, вздрогнул, испугался, ветер подул, не важно, так или иначе, отвертка соскользнула, и две бериллиевые полусферы сомкнулись, мгновенно переведя сборку в надкритическое состояние. Далее все, как и с Дагляном – голубая вспышка черенковского излучения, ожог руки, которая придерживала верхнюю полусферу, – Злотин стал новой жертвой демонического ядра. Он быстро скинул полусферу на пол, остановив реакцию, но, как не сложно догадаться, был уже обречен, получив летальную дозу нейтронного и гамма-облучения. После этого он крикнул своим коллегам не двигаться и стал отмечать на полу места, где они стояли. Зная расстояние от источника излучения до человека и его мощность, он сразу стал рассчитывать, какую дозу облучения получил каждый из ученых, в том числе и он. Результат, ожидаемо, был не утешительный, в первую очередь для него самого. Через 9 дней Луис Злотин умер в мучениях от острой лучевой болезни. Остальные еще пожили, и от вероятных последствий этого инцидента, лейкоза, умерли только двое через 18 и 20 лет. Не буду уж я здесь в подробностях описывать, как протекает острая лучевая болезнь. Этих ужастиков вы, я думаю, все уже насмотрелись.
Эти два самых первых и наиболее ярко описанных историей инцидента с критической массой намекают о недооцененной опасности заигрывания с ядерными материалами, и в очередной раз свидетельствуют о том, что все правила техники безопасности написаны кровью. После этого критические эксперименты проводились только роботами, где люди наблюдали за ними на достаточном расстоянии и за толстым слоем свинцовых стекол.
Автор: Сергей Столбов
