Szczególne miejsce wśród niebezpiecznych obiektów zainteresowania naukowców zajmuje pewna kula z plutonu. Stała się ich nemezis aż dwukrotnie, zyskując przydomek „rdzenia demona” lub „diabelskiego rdzenia” (demon core).
Czym był rdzeń demona
Rdzeń demona był wykonany ze stopu plutonu z galem. Pokryto go warstwą niklu, by zapobiec korozji plutonu. Pluton to metal, który – podobnie jak uran – ulega rozpadowi radioaktywnemu. W czasie tej reakcji jądra atomowe izotopu plutonu 239 rozpadają się na lżejsze. Uwalniają przy tym neutrony i energię.
Jeśli zbierzemy w jednym miejscu wystarczająco dużo plutonu czy uranu, reakcja rozszczepienia jąder przebiega w sposób łańcuchowy. Oznacza to, że każde rozszczepienie jądra atomowego inicjuje dokładnie jedno następne rozszczepienie. Dzieje się to dzięki neutronom. Ilość metalu, przy której dochodzi do reakcji łańcuchowej to tzw. masa krytyczna. Mechanizm reakcji łańcuchowej jest podstawą działania elektrowni jądrowych i bomb atomowych.
Kula nazwana potem „rdzeniem demona” miała średnicę 89 mm i masę 6,2 kg. Masę dobrano tak, by była jak najbliższa krytycznej. Do reakcji łańcuchowej można było doprowadzić, otaczając kulę materiałem odbijającym neutrony.
W 1945 r. kula ta służyła fizykom z Los Alamos pracującym nad bombą plutonową do badań nad masą krytyczną. Z plutonu, z którego ją uformowano, pierwotnie miała powstać trzecia bomba przeznaczona do zrzucenia na Japonię.
Amerykanie chcieli zrzucić kolejną bombę atomową na Tokio
Pierwsza broń atomowa została zbudowana w ramach Projektu Manhattan. W lipcu 1945 roku Stany Zjednoczone wyprodukowały wystarczającą ilość paliwa na trzy kompletne bomby jądrowe:
- „Gadget” (zbudowany z plutonu),
- „Little Boy” (z uranu)
- „Fat Man” (z plutonu).
Została jeszcze taka ilość plutonu, która prawie wystarczyłaby na czwartą bombę. 16 lipca „Gadget” został zdetonowany na pustyni w Nowym Meksyku w ramach testu o nazwie Trinity. 6 sierpnia „Little Boy” został zrzucony na Hiroszimę. Trzy dni później „Fat Man” eksplodował nad Nagasaki.
Amerykanie nie byli pewni, czy to wystarczy, by zmusić Japonię do bezwarunkowej kapitulacji. Dlatego planowali trzeci atak atomowy. Jako cel typowane było Tokio. Do zrzucenia bomby miało dojść 19 sierpnia.
Rdzeń tej bomby powstał w Los Alamos w sierpniu 1945 roku. Według niektórych relacji nosił przydomek „Rufus” lub „Dirty Gerty”. Nie trafił jednak do Japonii, ponieważ ta skapitulowała 15 sierpnia. Rdzeń pozostał w USA, gdzie miał być używany w pracach eksperymentalnych.
Pierwszy wypadek śmiertelny
Fizyk Harry Daghlian był pierwszą ofiarą „rdzenia demona”. Prowadził badania nad masą krytyczną i reakcją łańcuchową. Jako reflektor neutronów, odbijający wyrzucane z kuli cząstki z powrotem do jej wnętrza, używał bloczków z węglika wolframu.
Rdzeń demona / fot. Los Alamos National Laboratory. Unless otherwise indicated, this information has been authored by an employee or employees of the Los Alamos National Security, LLC (LANS), operator of the Los Alamos National Laboratory under Contract No. DE-AC52-06NA25396 with the U.S. Department of Energy. The U.S. Government has rights to use, reproduce, and distribute this information. The public may copy and use this information without charge, provided that this Notice and any statement of authorship are reproduced on all copies. Neither the Government nor LANS makes any warranty, express or implied, or assumes any liability or responsibility for the use of this information.
21 sierpnia 1945 r. ustawiał je wokół kuli, szukając takiego ich ułożenia, by pluton był jak najbliższy wystąpienia reakcji łańcuchowej. Układanka była prawie gotowa. Nagle licznik neutronów ostrzegł, że położenie ostatniego bloczka wywoła reakcję łańcuchową. Daghlian cofnął gwałtownie rękę, upuszczając bloczek na rdzeń. Natychmiast strącił pozostałe cegiełki, by przerwać reakcję i zapobiec katastrofie.
Nie miał jednak szans, żeby zrobić to odpowiednio szybko. Otrzymał śmiertelną dawkę promieniowania o wartości ponad 5 siwertów. Został zabrany do szpitala w Los Alamos pół godziny po wypadku. Szybko pojawiły się objawy choroby popromiennej. Po 25 dniach agonii Harry Daghlian zmarł.
Drugi wypadek śmiertelny
Mimo tej tragedii kontynuowano badania z użyciem „rdzenia demona”. W roku 1946 Amerykanie postanowili wykorzystać go do testów nuklearnych na atolu Bikini. Przygotowania prowadzono w Los Alamos.
Tym razem zamiast cegiełek z wąglika wolframu rolę reflektora spełniały otaczające kulę dwie powłoki z berylu. Gdyby zetknęły się ze sobą, ruszyłaby reakcja łańcuchowa. Do odkrycia, kiedy może to nastąpić, znów miał posłużyć człowiek. Berylowe powłoki trzeba było jak najbardziej zbliżyć do siebie. Najlepszy w tym wydawał się kanadyjski fizyk Louis Slotin. Zamiast specjalnych przekładek, zapobiegających zetknięciu się powłok, używał śrubokrętu.
21 maja doszło do wypadku. Śrubokręt wyślizgnął się Slotinowi z dłoni. Górna powłoka z berylu opadła na dolną, rozpoczynając reakcję łańcuchową. Jej objawem było błękitne jarzenie się zjonizowanego powietrza wokół kuli. Slotin zerwał połowę osłony i przerwał reakcję. Jednak siebie uratować już nie zdołał. Otrzymał dawkę większą niż Daghlian, bo aż 21 siwertów. Zmarł po dziewięciu dniach.
Dalsze losy „rdzenia demona”
Po tym wypadku losy „rdzenia demona” są niejasne. Miał zostać przewieziony na atol Bikini na Wyspach Marshalla na serię testów nuklearnych. Jednak wypadek Slotina spowodował, że rdzeń był zbyt radioaktywny, aby można go było transportować. Obawiano się też, że podczas wybuchu bomby mógłby zachować się w sposób nieprzewidywalny.
Badacz Glenn McDuff z Los Alamos uważa, że ostatecznie z rdzeń ostał przetopiony i poddany recyklingowi. Miał stać się częścią kolejnej bomby w amerykańskim arsenale – prawdopodobnie w ramach jednego z testów nuklearnych. Ale czy tak było? „Rdzeń demona” może nadal być w silosie rakietowym, łodzi podwodnej lub bunkrze magazynowym. I wciąż może być groźny.
Źródła: archiwum NG, National Geographic.
