历史故事:他们差点在实验台上引爆了原子弹
在原子能利用的历史上,有一个现在不大为人知的事件。这件事放在安全措施一重加一重的现在是不大可能发生了,你们可能觉得情节简直是荒唐的,不过,那时候的核武器研制跟文革或大跃进的土法上马也差不多,所以,这样的事发生了,而且发生不只一次,也不算太奇怪。
美国在二次大战结尾成功使用了两次原子弹之后,在洛斯阿拉莫斯(LANL)继续进行核武器的研制。
裂变原子弹其实是个很简单的装置。从核反应的基本原理说起,放射性铀235是天然存在的铀中含量比较稀少的一种同位素,任何企图拥核国家,只要搞到足够多的铀235,后面的事情其实并不复杂。所以,以色列通过在伊朗电脑里种病毒的办法把伊朗6000台提炼铀235的离心机烧掉以后伊朗就有好几年没脾气了。没有金字边的由,水字边的由再多也不管用。铀235自发放出中子,这中子在往外走的路上如果碰上另外一个铀235会引起后者也发生裂变,而且放出的中子不是一个,而是两个或三个。这样一来,跟滚雪球一样中子越来越多就发生了爆炸,因为裂变的时候放出的能量还有高能咖马射线等等,那块铀235材料在接近链式反应临界点的时候会变得非常热,这热被引出来利用就成了核电站。
如果铀235只是很小的一块,中子可能还没来得及碰上另一个就已经从材料表面飞出去了。所以有个叫临界质量的东西,你只要做两个半球,平时两半是分开的,每一半的质量达不到临界质量,但是拼在一起的时候超过了临界质量就会发生爆炸。最早的原子弹模型就是这么个简单的东西。用钚239做的核武器也是一样的道理。
当然,做武器研制不是只是把它弄响了就完了。你不希望这个球热得太快还没等大部分的材料发生反应就已经高温爆炸四分五裂飞散到老远去了。所以细节的东西还得继续做下去。
回到1945年的LANL,一个设计方案是用一个达不到临界质量的钚球体,在外面逐步加上能反射中子的材料比如钨或者铍,当钚球发出的中子有足够比例被反射回来的时候不需要临界质量也能达到临界点---这是大概的理论,至于反射材料包裹到什么地步发生临界反应,这在当时并不很清楚。
搞实验的一大伙都是年轻人,一开始的假设是距离临界点只有5%。初步的实验是用一块块的钨块把一个三寸大的钚球体(这个是准备后来用在真的核弹上的)包围起来,然后观察放射性增加。这个本来应该是一点一点进行的,如果增加的太多就应该停止的。
45年8月21号,二十四岁的实验助理哈利。达连不小心把一整块钨块掉到一个已经接近完成的包裹钚球的钨堆上,使得这个装置几乎达到了临界点。他在放这块钨块之前测量过放射性,知道离临界点已经非常近了,于是赶紧拆这个装置,在这个过程中受到了大量的辐射。
25天之后他死于放射的伤害。
这就是那个钨堆的装置。
出了这么大的事,要是现在的LANL就该停业整顿了,不过,那时候战争刚结束,没有那么多条条框框,核武器研究接着继续,下面他们又搞了第二个装置,这回更接近实战应用,是两个金属铍做的半球的罩子,原子弹芯呢,仍然是要了达连命的那个。当两半球的罩子合在一起的时候就会超过临界条件引起爆炸。
您们以为出了人命至少这回需要有个机械的装置可以精细地控制罩子的升降么?没有。
1946年5月13日,30岁的化学博士路易。斯罗廷和几个同事在做接近临界点的实验。实验开始的时候那两半球是被金属片隔开一个安全的距离。为了让装置更接近临界点,他们把金属片取下来,斯罗廷一个手里拿了个螺丝批子把上面那半球支起来,另外一只手的手指扣在半球上的一个洞把那个半球提高或降低。
一个不小心,那个螺丝批子从两半球中间滑脱了,上半球掉下来跟下半合在一起。
在场的人只见一道蓝光从半球的缝隙中发出,随之是一股热浪。要爆炸!
斯罗廷这个时候一只手还扣在上面那半球上,他一发力把它提起来扔到一边。反应停止了。可是已经晚了。
这是事后别人再现当时的情景。这个图里可以看出那年代是如何缺乏安全措施。桌子上似乎还放着个饮水瓶子和烟灰缸。这在现在的化学或者放射实验室是绝对不可以的。
在场的人中,除了斯罗廷,还有另一人受到过多的辐射在几天之内死去。核辐射而死的人是非常痛苦的,因为放射性产物在人体里不能很快代谢,在活着的那几天里面放射性每分钟都在摧毁人的细胞,烧伤不光是皮肤,而且是任何内部器官。
两个年轻人,一个来自MIT,一个来自芝加哥大学,本来都是前途未可限量的,就这样因为不规范的操作失去了生命。
不过,总算没有在桌面上发生爆炸,炸掉整个LANL。。。
那个倒霉的钚球,后来没有被拿去装在哪个核弹上实爆,而是进炉子回收了。。。