'The Demon Core'는 1940 년대에 핵무기에 사용되기 위해 6.2kg의 Plutonium 코어의 6.2kg의 Plutonium Core였습니다. 핵심은 두 과학자의 죽음을 초래하여 이상하고 불길한 별명을 얻었습니다.
1940 년대, 제 2 차 세계 대전 중에 미국은 핵폭탄에 사용될 3 개의 방사성 플루토늄 코어를 개발했습니다. 이 중 첫 번째는 세계 최초의 핵 폭발 인 트리니티 핵 시험에 사용되었습니다. 두 번째 핵심은 일본 나가사키시에 떨어진 '뚱뚱한 남자'핵폭탄의 중심이었습니다.
세 번째는 또 다른 폭탄에 사용되어야했으며, 도쿄 시대에 떨어졌습니다. 그러나 일본은 히로시마와 나가사키에서의 폭발로 항복했고 전쟁은 끝났다.
따라서 세 번째 폭탄은 즉시 사용하지 않았으며 'Rufus'라는 핵심 연구를 위해 뉴 멕시코의 Los Alamos Laboratory로 보내졌습니다. 여기에서‘ The Demon Core’라는 별명을 받았습니다 . 그렇다면‘Rufus’는 어떻게‘악마 핵심’가 되었습니까? 알아 봅시다!
원자 폭탄에 사용되는 플루토늄 코어 (사진 크레디트 :Ausis/Wikimedia Commons)
악마 코어는 무엇입니까?
Demon Core는 언뜻보기에 일반 금속 공처럼 보입니다 (사진 크레디트 :Twenty20)
악마 코어는 직경이 8.9 cm 의 6.2 kg 플루토늄-갈륨 구입니다. (농구보다 작습니다). plutonium-239 코어에 사용 된 동위 원소는 원자로에서 생성 된 인공 요소입니다. 그것은 우리의 조직에 손상을 입히는 알파 입자를 방출함으로써 매우 불안정하고 방사성 및 붕괴입니다.
따라서, 코어는 니켈 코팅을 갖는데, 이는 단거리 알파 입자를 차단하고 코어가 녹슬지 못하게한다. 또한 방사능으로 인해 코어는 따뜻합니다.
알파 입자는 단기입니다. 그러나 흡입 및 혈류와의 접촉은 치명적일 수 있습니다 (사진 크레디트 :개념 w/shutterstock)
핵심은 핵분열의 원칙에 따라 작용합니다. PU-239는 핵분열 요소입니다. 즉, 중성자를 흡수 할 때, PU-239 핵은 2-3 추가 중성자의 방출과 함께 다량의 에너지를 방출함으로써 2 개의 작은 핵으로 나뉘었다. 그런 다음이 중성자는 다른 PU 핵에 의해 흡수되고 핵분열은 계속된다. 이로 인해 핵 연쇄 반응 가 발생합니다 .
PU-239는 핵분열을받습니다. (사진 크레딧 :Osweetnature/Shutterstock)
핵심은 즉시 연쇄 반응에 빠지지 않고 우리가 필요할 때만 구축됩니다.
'초박한'상태는 무엇입니까?
Fissile 물질은 3 개 주에 존재합니다. 비판적, 비판적, 초등.
PU 원자가 평균적으로 각 핵분열 이벤트가 반드시 다른 핵분열 이벤트를 트리거하지는 않는 방식으로 배열되는 경우, 시스템은 하위 약정입니다. 이 상태에서 연쇄 반응이 발생하지 않으며 핵분열은 단순히 죽습니다.
평균적으로 각 핵분열 반응이 정확히 'One'새로운 핵분열 반응을 유발하면 시스템이 Critical 가됩니다. 꾸준한 연쇄 반응을 시작합니다. 원자로는이 원칙에 따라 작용합니다.
마지막으로, 평균적으로, 각 핵분열 반응이 하나 이상의 핵분열 반응을 유발하는 경우, 시스템은 슈퍼 크리티컬 를 얻는다. . 이로 인해 기하 급수적으로 성장하는 연쇄 반응이 발생합니다.
그러나 핵분열 속도는 무한대로 가지 않습니다. 시스템이 마침내 한계에 도달 할 때까지 핵분열 속도는 계속 증가합니다. 얼마 후, 과도한 양의 에너지로 인해 시스템이 분리되고 반응이 중단됩니다. 핵폭탄의 코어는이 원칙을 기반으로합니다.
중요성 상태
따라서 코어에서 플루토늄은 임계 질량이라고하는 특정 질량 아래로 유지되어야합니다. 연쇄 반응을 유지하는 데 필요한 최소 핵분열 물질입니다. 플루토늄이 임계 질량에 도달하면 핵분열 연쇄 반응이 시작됩니다. 그러나 캐치가 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 임계 질량은‘질량’에 의존하지 않습니다.
주어진 덩어리의 플루토늄에 대해, 재료의 농도, 밀도 또는 순도와 같은 다른 요인을 조작함으로써 임계 질량을 달성 할 수있다. 다시 말해, 플루토늄-넥 트론 상호 작용을 증가시킴으로써 중요도를 달성 할 수있다. 이것을 조금 더 깊이 자세히 논의 해 봅시다.
비판을 얻는 방법?
주어진 덩어리의 플루토늄의 중요성을 달성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
1. 플루토늄의 농도 증가
플루토늄 원자가 가까워 질수록 중성자와 충돌 할 가능성이 높아집니다. 따라서 농도가 높을수록 중요도가 발생합니다.
많은 요인들이 우리가 PU 원자의 밀접하게 포장 된 배열을 달성하는 데 도움이됩니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 모양 :구형 모양은 원자가 더 가까워지는 데 이상적입니다. 예를 들어, 갈륨은 구형 모양으로 플루토늄을 유지하는 데 도움이됩니다.
- 밀도 :밀도가 높으면 많은 수의 원자가 소량으로 포장됩니다.
- 순도 :물질이 순수할수록 PU 원자의 농도가 높아집니다.
2. 중성자 손실 감소
핵분열 반응에서, 모든 방출 된 중성자가 다른 핵에 의해 포획되는 것은 아닙니다. 빠르게 움직이는 중성자 중 일부는 추가 반응을 겪지 않고 누출되거나 탈출됩니다. 중성자 반사기 사용 이 문제를 해결합니다. 그들은 중성자를 시스템으로 다시 반영하고 플루토늄의 질량을 바꾸지 않고 중요도를 얻는 데 도움이됩니다.
중요성 실험
Los Alamos Laboratory에서 과학자들은 중요성에 도달하기 전에 핵심이 얼마나 멀리 갈 수 있는지 확인하기 위해 중요성 실험을 시작했습니다. 그들은 중성자 반사기를 사용하여 코어의 효율을 평가했습니다. 악마 코어는 중요도보다 5% 낮았습니다. 작은 방아쇠조차도 핵 연쇄 반응을 시작할 수 있음을 의미합니다.
초 크리티컬리는 지수 연쇄 반응을 시작합니다
중요성 실험은 매우 위험합니다. 코어가 중요 해지면 핵분열 반응이 시작되고 치명적인 에너지 및 중성자 방사선이 방출됩니다.
관련된 위험을 고려할 때 유명한 물리학 자 Richard Feynman은 실험을 “잠자는 용의 꼬리를 간질이는”것으로 묘사했다고한다. . 그의 말은 나중에 사실이되었다. 2 년 안에 두 명의 저명한 과학자들이 용의 화재에 굴복했습니다.
첫 번째 희생자 :Harry Daghlian
1945 년 미국 물리학자인 Harry K. Daghlian은 중요성 실험을 시작했습니다. 그는 텅스텐 카바이드 벽돌을 배치했다 중성자를 반사하는 핵심 주위. 그는 핵심이 중요한 것에 가장 가깝게 무엇을 가져올 지 알아보기 위해 다양한 수의 벽돌과 다른 방향을 시험해 보았습니다.
Daghlian의 실험 설정. 중성자 반사기로 사용되는 텅스텐 카르 바이드 벽돌 (사진 크레디트 :Los Alamos National Laboratory/Wikimedia Commons)
그러나 호기심은 그를 최대한 활용했습니다. 그는 핵심을 최대 한도로 테스트하려고 시도했습니다. 1945 년 8 월 21 일, 그가 마지막 벽돌 하나를 놓으려고했을 때, 카운터는 벽돌 하나를 더 배치하면 핵심을“초박연”하게 만들 것이라고 지적했다. 그 시점에서 그는 벽돌을 제거하려고 노력했지만 우연히 를 떨어 뜨 렸습니다!
용은 깨어있었습니다!
밝은 푸른 빛의 플래시가 있었고 열의 서지 벽돌이 핵심으로 넘어짐에 따라. Daghlian은 약 500 rad의 방사선을 받았으며, 이는 최대 한계 200REM보다 훨씬 높습니다. 그는 즉시 벽돌을 되찾았지만 그 초의 몇 초가 이미 그의 무덤을 파헤 쳤다. 곧 그는 혼수 상태에 빠져 25 일 후 방사선 노출로 사망했습니다. 이것은 중요성 실험으로 인한 첫 번째 사망이었습니다.
Daghlian 기념관 (사진 크레디트 :PI.1415926535/Wikimedia Commons)
두 번째 희생자 :Louis Slotin
1946 년 5 월 21 일, 악마 코어는 두 번째 희생자 인 루이 슬로 틴 을 주장했습니다. -맨해튼 프로젝트에서 Daghlian의 동료 인 물리학 자. 우연히도, 그는 동료와 같은 병원에서 또 다른 21 번째로 세상을 떠났습니다.
Daghlian이 사망 한 후 Slotin은 중요성 실험을 계속했지만 벽돌 대신 두 개의 베릴륨 하프 스피어 를 사용했습니다. 중성자 반사기로.
슬로틴의 설정. 베릴륨 반쪽은 중성자 반사기로서 반복
그는 코어를 바닥 반구 내부에 놓고 상단 구를 천천히 아래로 내 렸습니다. 구를 낮추면 중성자 반사가 증가하고 중요성이 발생합니다. 그러나 외부 구체가 코어를 완전히 둘러싸고 있다면, 완전한 중성자 반사는 코어가 "초박형"으로 이동하게됩니다. 따라서 실험은 반구 사이에 두 개의 쐐기를 배치하여 완전히 닫히는 것을 방지해야했습니다.
Slotin은 훌륭했지만 무모했으며 웨지 대신 flathead 스크루 드라이버의 끝을 사용했습니다. 반구가 코어를 둘러싼 것을 방지합니다. 그는 스크루 드라이버를 기울여 구체를 조정하고 중요도의 변화를 기록했습니다. 5 월 21 일, 그는 드라이버가 미끄러 져 나왔을 때 7 명의 다른 동료들과 비슷한 실험을하고있었습니다! 껍질은 코어를 동봉했고“초박연”으로 갔다.
비슷한 히트파와 푸른 빛이있었습니다. 슬로틴은 즉시 구체를 밟았지만 이미 치명적인 방사선 (1000 rad)에 노출되었습니다. 9 일 후, 그는 방사선 질환으로 세상을 떠났습니다. 의사에 따르면, 그의 몸은“3 차원 햇볕”과 비슷한 것을 경험했다.
슬로틴의 사고는 단순한 방치의 결과였다
결론
중요성 실험은 간접적으로 사건 중에 존재하는 과학자와 경비원을 포함한 다른 사람들의 사망을 초래했습니다. 두 명의 저명한 과학자들의 죽음은 과학 실험에서 따라야 할 예방 조치와 안전 조치에 대한 논쟁을 불러 일으켰습니다. 결과적으로 정부는 관련된 위험을 감안할 때 중요성 실험을 중단했다. 또한 Plutonium Core는 "Demon Core"라는 별명을 받았습니다.
작은 금속 구체가 이것이 위험 할 수 있다고 생각하는 것은 마음에 드는 것입니다. 그것은 우주가 실제로 얼마나 이상하고 놀라운 지 증명합니다. 1989 년 영화“Fat Man and Little Boy”는 핵심과 중요성 사고의 시각적 표현을 묘사합니다. 사건이 발생한 후 당국은 악마 코어를 녹여 새로운 코어를 만들기 위해 재발했습니다. 따라서 핵심은 그 끝을 만나 새로운 무기와 실험의 새로운 시대가되었습니다.
