De "Demon Core"

De "Demon Core"

Het levensechte verhaal van een kleine bal van plutonium, de mensen die het doodde, en de onderzoekers die het opbliezen.

DE BOM

In de avond van dinsdag 21 augustus 1945 werkte de Amerikaanse natuurkundige Harry Daghlian aan het ultrageheime Los Alamos National Laboratory in New Mexico. Hij voerde een zeer delicaat experiment uit: Daghlian plaatste stukken metaal in de vorm van bakstenen rond een stuk plutonium, de zeer onstabiele brandstof die in de meeste atoombommen werd gebruikt. En hij maakte het meer onstabiel met elke steen die hij er omheen plaatste.

Daghlian (uitgesproken als "DAHL-ee-an") maakte deel uit van het Manhattan-project van de overheid, dat sinds 1942 had gewerkt om 's werelds eerste atoombommen te ontwikkelen. En het lukte: slechts een paar weken voor het experiment van Daghlian werden twee atoombommen op de Japanse steden Hiroshima en Nagasaki gedropt. De bommen hadden onmiddellijk minstens 100.000 mensen gedood en nog vele tienduizenden in de dagen die volgden. Minder dan een week na die bomaanslagen gaf Japan zich over aan de geallieerden en eindigde de Tweede Wereldoorlog.

Voor Daghlian en zijn collega-wetenschappers betekende dit dat er nog veel meer werk te doen was.

NIEUW EN VERBETERD

De Verenigde Staten waren het enige land in de wereld met nucleaire wapens in die tijd, maar de regering wist dat dit lang niet het geval zou zijn. Als Amerika zou overleven in een wereld met nucleair bewapende vijanden, was het gemotiveerd dat het land die wapens moest blijven produceren en nog effectiever moest maken. Dit was precies de reden dat Daghlian het specifieke werk deed dat hij die avond deed in Los Alamos.

Harry Daghlian was slechts 24 jaar oud. Hij was in 1943 naar het Manhattan-project gebracht, terwijl hij nog steeds student natuurkunde was - een uitzonderlijk briljante student - aan de Indiana's Purdue University. Hij had geholpen bij de ontwikkeling van de bommen die in Japan werden gebruikt, wat hun verwoestende gevolgen eigenlijk niet erg goede kernbommen waren. Ze waren tenslotte alleen de tweede en derde ooit geëxplodeerd (één testbom was ontploft in New Mexico, slechts drie weken voor de twee in Japan).

Een van de belangrijkste kwesties voor de wetenschappers was om te bepalen hoe je optimaal kunt profiteren van de nucleaire brandstof van een bom. Verbazingwekkend genoeg gebruikten beide bommen die werden gebruikt bij de aanvallen op Japan, maar een klein deel van hun brandstof om hun explosies te produceren. En het efficiënt gebruiken van de brandstof van een bom gaat helemaal over de neutronen.

DE NEUTRON-DANS

Het meest voorkomende type brandstof dat wordt gebruikt in kernwapens is een soort plutonium dat plutonium-239 of Pu-239 wordt genoemd.

  • Pu-239 is van nature radioactief, wat betekent dat de atomen van nature deeltjes uit hun kernen uitstoten. Sommige van die deeltjes zijn neutronen. (Dit staat bekend als neutronenstraling.) Neutronen zijn erg groot, zoals atoomdeeltjes gaan - zo groot dat als een neutron dat door één atoom wordt uitgezonden een ander atoom treft, het het kan 'breken' en het tweede atoom uitwerpen sommige van zijn eigen neutronen.
  • Dit proces gebeurt normaal gesproken heel langzaam, omdat de meeste van de stralende neutronen gewoon wegvliegen. Het hele idee achter kernwapens is om die neutronen in het plutonium te bevatten, waardoor het splitsen versneld wordt - waarbij neutronen atomen kapot maken, waardoor steeds meer neutronen worden uitgestoten, waardoor steeds meer atomen worden vernietigd - totdat het volledig uit de hand is gelopen.
  • De aantallen die betrokken zijn bij deze kettingreactie zijn bijna te groot om te doorgronden: bij een atoombomexplosie worden de atomen van de splijtstof verdeeld door neutronen biljoenen en triljoenen keer ... in honderden miljardsten van een seconde. Omdat elke splitsing van elk atoom energie vrijgeeft, geeft de gecombineerde splitsing van biljoenen atomen in zo'n onmogelijk korte hoeveelheid tijd een absoluut fenomenale hoeveelheid energie vrij - vandaar de kracht van atoombommen.

En die kleine doos die Harry Daghlian die avond in augustus 1945 bouwde, had alles te maken met het bevatten van de neutronen.

KERNWAARDEN

Daghlian werkte met een grijze, softbal-sized bol van Pu-239. Het was eigenlijk de kern, of put, van een atoombom - het deel dat de ontploffing doet. Hij voerde experimenten met de kern uit om te bepalen of het de juiste grootte en dichtheid was om een ​​kettingreactie te ondersteunen, dus het kon in een echte bom worden gebruikt.

Daghlian begon de kern te omringen met bakstenen van wolfraamcarbide, een zeer dicht metaal dat neutronenstraling reflecteert. Hoe meer ingesloten in metaal de kern werd, hoe meer neutronen terug in de kern werden gereflecteerd, in plaats van simpelweg weg te vliegen. Dat betekende dat de snelheid van neutronen bashen en atoomsplitsing in de kern toenam naarmate Daghlian steeds meer stenen toevoegde. (Een geigerteller gaf aan of het experiment werkte, door sneller en sneller te klikken.) Twee zeer belangrijke opmerkingen:

  • Daghlian wilde dat de kettingreactie zou toenemen tot net onder een kritieke toestand, wat betekent een gecontroleerde kettingreactie.
  • Hij wilde niet dat de reactie uitgroeide tot een superkritische toestand, wat een reactie betekent die volledig uit de hand liep.

Met behulp van de stenen bouwde Daghlian muren, ongeveer tien centimeter aan een kant en tien centimeter hoog, rond het plutonium. Toen pakte hij een steen en plaatste hem langzaam - hij hield hem eenvoudig in zijn hand - over de opening aan de bovenkant van de structuur, precies over de kern.De geigerteller klikte wild. Genoeg neutronen werden nu weerspiegeld in de kern dat het op weg was naar een superkritische toestand.

Daghlian ging de baksteen wegsturen ... en liet het vallen.

OH OH

De baksteen landde precies bovenop de bal van plutonium. Het plutonium was nu effectief omringd door neutronen reflecterend materiaal en het werd onmiddellijk superkritisch. Er was een blauwe flits - een effect van het plotseling vrijkomen van straling - en de geigerteller schreeuwde. Daghlian greep de gevallen baksteen in paniek ... en liet hem weer vallen. Hij probeerde de tafel omver te werpen waaraan hij werkte, maar het was te zwaar. Hij is eindelijk begonnen met het één voor één verwijderen van de stenen uit de buurt van het plutonium. De kettingreactie stopte eindelijk en de geigerteller kalmeerde. Ongeveer een minuut was verstreken. Het was een minuut te veel voor Harry Daghlian. Hij was blootgesteld aan een enorme hoeveelheid straling. Binnen enkele uren begon hij misselijk te worden, het eerste teken van stralingsziekte. Hij controleerde zichzelf in een ziekenhuis. Na een paar dagen begonnen zijn handen, die de grootste last van de straling hadden gekregen, te blazen door stralingswonden. Hij verslechterde daarna gestaag en op 15 september, vijfentwintig dagen na het ongeluk, stierf Harry Daghlian.

HET TWEEDE SLACHTOFFER

Negen maanden na de dood van Daghlian, in mei 1946, werd de kern waarop hij had geëxperimenteerd aangewezen voor gebruik in een echte bom, om te worden geëxplodeerd in een test over de Stille Oceaan. Op 21 mei besloten Louis Slotin, de vriend en de collega van Daghlian (hij was op vakantie tijdens het ongeluk) om nog een laatste experiment uit te voeren.

Slotin's experiment was vergelijkbaar met die van Daghlian, maar in plaats van het gebruik van bakstenen van wolfraamcarbide, had hij twee komvormige hemisferen gemaakt van beryllium, een ander metaal dat fungeert als een neutronenreflector. (De twee halve bollen konden worden samengevoegd tot een holle bal, de holte had precies de juiste maat om de plutoniumkern vast te houden.) Een van de halve bollen zat in een frame op een tafel. Slotin plaatste de plutoniumkern erin en plaatste het andere halfrond op de bovenkant van de kern ... maar niet helemaal. Hij kon de kern niet bedekken en toestaan ​​dat deze volledig omringd was door het neutronen-reflecterende beryllium of, zoals Daghlian toevallig was, een ongecontroleerde kettingreactie zou beginnen. Maar dat is precies wat er gebeurde.

NIET WEER

Het experiment dat Slotin uitvoerde met de berylliumhemisferen vereiste dat hij de punt van een gewone schroevendraaier (ja, een schroevendraaier) onder de rand van de berylliumkap steekt en deze optilt en laat zakken, waarbij hij opmerkt met behulp van een geigerteller hoeveel van er werd een kettingreactie gecreëerd. Hij zou ook veiligheidswiggen gebruiken, die ervoor zouden zorgen dat als de schroevendraaier uitgleed, de dop van de beryllium niet zou vallen en de kern zou bedekken. Maar Slotin heeft de wiggen niet gebruikt ... en de schroevendraaier is uitgegleden.

De beryllium dop viel, de kern werd volledig ingesloten en het werd onmiddellijk superkritisch. Erger nog: er stonden zeven andere mensen rond de tafel, kijkend naar Slotin. Net als bij Daghlians ongeluk was er onmiddellijk een blauwe flits en begon de geigerteller wild te tikken. (De mensen in de kamer zeiden later dat ze ook een golf van warmte voelden.) Voor Slotin's grote eer stond hij meteen voor een enorm risico door de bollen apart te werven - met zijn blote handen - en daarmee de reactie te stoppen. Daarbij ontving hij een dosis straling die meerdere malen groter was dan die van Daghlian. Het effect kwam bijna onmiddellijk; hij was al aan het overgeven toen hij het lab verliet. Negen dagen later, na wat alleen kan worden omschreven als een periode van afschuwelijk lijden, stierf Slotin. De 'Demon Core', zoals al snel bekend bij wetenschappers van Los Alamos, had zijn tweede slachtoffer gedood.

HET EINDE?

Een verbluffend onderdeel van dit hele verhaal was dat het daglikse ongeval 's avonds plaatsvond. Hij had al een gewone dagdienst gehad, maar was rond het middaguur na het avondeten teruggegaan naar het lab. Hij was niet van plan dit te doen. En het was absoluut niet de bedoeling dat hij kritieke experimenten uitvoerde zonder dat een andere wetenschapper aanwezig was. Tot op de dag van vandaag weet niemand waarom hij daar die avond was. En de onverantwoordelijkheid van Slotin om de veiligheidswiggen niet te gebruiken? Niemand weet waarom dat is gebeurd. En de trieste realiteit is dat ze niet de enige slachtoffers van de Demon Core waren:

  • Soldaat-soldaat Robert J. Hemmerly, 29, diende als bewaker in het laboratorium toen het daglongongeval plaatsvond. Hij zat aan een bureau aan het einde van het lab een krant te lezen toen hij de blauwe flits zag. Hij stierf 33 jaar later, op 62-jarige leeftijd, aan leukemie, waarvan wordt aangenomen dat hij is veroorzaakt door zijn blootstelling aan straling tijdens het ongeval.
  • Alvin Graves was de persoon die het dichtst bij Slotin was tijdens zijn ongeluk. Slotin's actie in het scheiden van de hemisferen gedeeltelijk afgeschermd Graves, maar hij was in het ziekenhuis voor meerdere weken met ernstige stralingsvergiftiging toch. Hij ontwikkelde verschillende blijvende gezondheidsproblemen, waaronder verlies van gezichtsvermogen, en stierf 18 jaar later, op 55-jarige leeftijd, aan stralingsgerelateerde complicaties.
  • Van de zes anderen in de kamer met Slotin, wordt aangenomen dat drie hun leven aanzienlijk verkort hebben door de Demon Core.
  • Op 1 juli 1946 werd de softbal-sized kern van Pu-239, die twee van Amerika's belangrijkste wetenschappers had gedood, ontploft nabij de Bikini-eilanden in de Stille Oceaan, in de vierde nucleaire bomexplosie in de geschiedenis. De Demon Core was niet meer.
  • De Bikini-bomtest die de Demon Core voltooide, gebruikte een veel hoger percentage van zijn nucleaire brandstof dan zijn voorgangers en was krachtiger met meerdere kilotons (de explosieve kracht van duizend ton TNT).
  • Verschillende onbemande schepen werden verankerd in de dropzone om de effecten van de bom te bestuderen. Op verschillende van die schepen waren er 57 cavia's, 109 muizen, 146 varkens, 176 geiten en 3.030 witte ratten. Ze waren er dus wetenschappers konden de effecten van atoombommen op dieren bestuderen. De bom doodde 10 procent van hen onmiddellijk; het grootste deel van de rest stierf in de weken die volgden aan stralingsvergiftiging.
  • Tenminste één van die dieren ontsnapte aan de toorn van de Demon Core en kreeg een beetje beroemdheid: een varken van 50 pond, bekend als "Varken 311", was aan boord van een oud oorlogsschip in de dropzone. (Ze zat opgesloten in het officiers toilet van het schip.) De ontploffing deed het schip zinken, maar zeilers vonden later varken 311 in de oceaan zwemmen. Ze werd meegenomen naar het Naval Medical Research Institute in Bethesda, Maryland, waar ze de volgende drie jaar leefde en uitgroeide tot een mammoet van 600 pond. In 1949 werd varken 311 gegeven aan de National Zoo in Washington, D.C., waar ze een van hun populairste displays werd. Ze stierf daar in 1950.
  • Als je een beter beeld wilt hebben van wat Louis Slotin deed in zijn experiment, bekijk dan de film uit 1989 Fat Man en Little Boy over het Manhattan-project. Daarin speelt John Cusack een wetenschapper die een redelijk nauwkeurige versie van het ongeval van Slotin uitvoert.

Laat Een Reactie Achter