Núcleo del demonio

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El núcleo demoníaco era una esfera de plutonio que estuvo involucrada en dos accidentes fatales por radiación cuando los científicos la probaron como núcleo fisible de una bomba atómica temprana . Fue fabricada por el Proyecto Manhattan , el esfuerzo de desarrollo de armas nucleares de Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial . Era una masa subcrítica que pesaba 6,2 kilogramos (14 libras) y tenía 8,9 centímetros (3,5 pulgadas) de diámetro.

El núcleo fue preparado para su envío al Teatro del Pacífico como parte de la tercera arma nuclear que se lanzaría sobre Japón, pero cuando Japón se rindió , el núcleo fue retenido para pruebas y posible uso posterior en caso de otro conflicto.

Los dos accidentes de criticidad ocurrieron en el Laboratorio de Los Álamos en Nuevo México el 21 de agosto de 1945 y el 21 de mayo de 1946. En ambos casos, se pretendía realizar un experimento para demostrar lo cerca que estaba el núcleo de la criticidad con un tamper (capa de material denso que rodea el material fisible ). Aun así, el núcleo se puso accidentalmente en una configuración crítica. Los físicos Harry Daghlian (en el primer accidente) y Louis Slotin (en el segundo accidente) sufrieron un síndrome de radiación aguda y murieron poco después. Al mismo tiempo, otras personas presentes en el laboratorio también estuvieron expuestas. El núcleo se fundió durante el verano de 1946 y el material se recicló para su uso en otros núcleos.

El núcleo del demonio (como el núcleo utilizado en el bombardeo de Nagasaki ) era, una vez ensamblado, una esfera sólida de 6,2 kilogramos (14 libras) que medía 8,9 centímetros (3,5 pulgadas) de diámetro. Consistía en tres partes hechas de plutonio-galio : dos hemisferios y un anillo antichorro, diseñado para evitar que el flujo de neutrones "saliera disparado" fuera de la superficie unida entre los hemisferios durante la implosión . El núcleo del dispositivo utilizado en la prueba Trinity en el campo de bombardeo y artillería de Alamogordo en julio no tenía un anillo de este tipo. ^{[1] [2]}

El plutonio refinado fue enviado desde el sitio de Hanford en Washington al laboratorio de Los Álamos ; un documento de inventario fechado el 30 de agosto muestra que Los Álamos había gastado "HS-1, 2, 3, 4; R-1" (los componentes de las bombas Trinity y Nagasaki ) y tenía en su posesión "HS-5, 6; R-2", terminado y en manos del control de calidad. El material para "HS-7, R-3" estaba en la sección de metalurgia de Los Álamos y también estaría listo para el 5 de septiembre (no es seguro si esta fecha permitió la fabricación del no mencionado "HS-8 " para completar el cuarto núcleo). ^[3] Los metalúrgicos utilizaron una aleación de plutonio y galio, que estabilizó el alótropo de la fase delta ( δ ) del plutonio para que pudiera prensarse en caliente en la forma esférica deseada. Como se descubrió que el plutonio se corroía fácilmente, la esfera se cubrió con níquel. ^[4]

El 10 de agosto, el mayor general Leslie R. Groves Jr. escribió al general del ejército George C. Marshall , jefe del Estado Mayor del ejército de los Estados Unidos , para informarle que:

Se había previsto que la siguiente bomba de implosión estuviera lista para su entrega en el objetivo en el primer clima favorable después del 24 de agosto de 1945. Hemos ganado cuatro días en la fabricación y esperamos enviar los componentes finales desde Nuevo México el 12 o 13 de agosto. Siempre que no surjan dificultades imprevistas en la fabricación, en el transporte al teatro de operaciones o después de la llegada al mismo, la bomba debería estar lista para su entrega en el primer clima favorable después del 17 o 18 de agosto. ^[3]

Marshall añadió una anotación: "No se lanzará sobre Japón sin autorización expresa del Presidente", por orden del Presidente Harry S. Truman . ^[3] El 13 de agosto se programó la tercera bomba . Se esperaba que estuviera lista el 16 de agosto para ser lanzada el 19 de agosto. ^[3] Esto fue anticipado por la rendición de Japón el 15 de agosto de 1945, mientras que todavía se estaban haciendo preparativos para que fuera enviada a Kirtland Field . El tercer núcleo permaneció en Los Álamos. ^[5]

El núcleo, una vez ensamblado, fue diseñado para estar a "-5 centavos ". ^[6] En este estado, solo hay un pequeño margen de seguridad contra factores externos que podrían aumentar la reactividad, haciendo que el núcleo se vuelva supercrítico y luego provoque un estado crítico , un breve estado de rápido aumento de energía. ^[7] Estos factores no son comunes en el medio ambiente; solo es probable que ocurran en condiciones como la compresión del núcleo metálico sólido (que eventualmente sería el método utilizado para explotar la bomba), la adición de más material nuclear o la provisión de un reflector externo que reflejaría los neutrones salientes de regreso al núcleo. Los experimentos realizados en Los Álamos que llevaron a los dos accidentes fatales fueron diseñados para garantizar que el núcleo estuviera realmente cerca del punto crítico al organizar dichos reflectores y ver cuánta reflexión de neutrones se requería para acercarse a la supercriticidad. ^[6]

El 21 de agosto de 1945, el núcleo de plutonio produjo una explosión de radiación de neutrones que resultó en la muerte del físico Harry Daghlian . Daghlian cometió un error mientras realizaba experimentos de reflector de neutrones en el núcleo. Estaba trabajando solo; un guardia de seguridad, el soldado Robert J. Hemmerly, estaba sentado en un escritorio a 10 o 12 pies (3 a 4 m) de distancia. ^[8] El núcleo se colocó dentro de una pila de ladrillos de carburo de tungsteno reflectantes de neutrones , y la adición de cada ladrillo hizo que el conjunto se acercara a la criticidad. Mientras intentaba apilar otro ladrillo alrededor del conjunto, Daghlian lo dejó caer accidentalmente sobre el núcleo y, por lo tanto, provocó que el núcleo entrara en supercriticidad, una reacción en cadena crítica autosostenida . Rápidamente retiró el ladrillo del conjunto, pero recibió una dosis fatal de radiación. Murió 25 días después por envenenamiento agudo por radiación . ^[9]

El 21 de mayo de 1946, ^[10] el físico Louis Slotin y otras siete personas se encontraban en un laboratorio de Los Álamos realizando otro experimento para verificar la proximidad del núcleo a la criticidad mediante la colocación de reflectores de neutrones. Slotin, que se marchaba de Los Álamos, estaba mostrando la técnica a Alvin C. Graves , que la utilizaría en una prueba final antes de las pruebas nucleares de la Operación Crossroads programadas un mes después en el atolón de Bikini . Requería que el operador colocara dos medias esferas de berilio (un reflector de neutrones) alrededor del núcleo que se iba a probar y bajara manualmente el reflector superior sobre el núcleo utilizando un orificio para el pulgar en el punto polar. A medida que los reflectores se acercaban y alejaban manualmente entre sí, los detectores de neutrones indicaban la tasa de multiplicación de neutrones del núcleo. El experimentador necesitaba mantener una ligera separación entre las mitades del reflector para permitir que escaparan suficientes neutrones del núcleo para mantenerse por debajo de la criticidad. El protocolo estándar era utilizar calzas entre las mitades, ya que permitir que se cerraran completamente podría resultar en la formación instantánea de una masa crítica y una excursión de potencia letal.

Según el protocolo no aprobado por el propio Slotin, no se utilizaron las cuñas. La mitad superior del reflector descansaba directamente sobre la mitad inferior en un punto, mientras que a 180 grados de este punto se mantenía un espacio con la punta de un destornillador de punta plana en la mano de Slotin. El tamaño del espacio entre los reflectores se modificaba girando el destornillador. Slotin, que era dado a la bravuconería, ^[11] se convirtió en el experto local, realizando la prueba en casi una docena de ocasiones, a menudo con sus característicos vaqueros azules y botas de vaquero frente a una sala llena de observadores. Se dice que Enrico Fermi le dijo a Slotin y a otros que estarían "muertos en un año" si continuaban realizando la prueba de esa manera. ^[12] Los científicos se refirieron a este coqueteo con la posibilidad de una reacción nuclear en cadena como "hacerle cosquillas a la cola del dragón", basándose en un comentario del físico Richard Feynman , que comparó los experimentos con "hacerle cosquillas a la cola de un dragón dormido". ^{[13] [14]}

El día del accidente, el destornillador de Slotin se deslizó hacia afuera una fracción de pulgada mientras bajaba el reflector superior, lo que permitió que el reflector cayera en su lugar alrededor del núcleo. Al instante, hubo un destello de luz; el núcleo se había vuelto supercrítico, liberando una intensa ráfaga de radiación de neutrones, cuya exposición se calculó en función del medio segundo estimado entre el momento en que la esfera se cerró y el momento en que Slotin retiró el reflector superior. ^[6] Slotin giró rápidamente su muñeca, volcando la carcasa superior al suelo. ^[15] La posición del cuerpo de Slotin sobre el aparato protegió a los demás de gran parte de la radiación de neutrones, pero recibió una dosis letal de 1.000  rad (10  Gy ) de neutrones y 114 rad (1,14 Gy) de radiación gamma en menos de un segundo. Slotin murió nueve días después por envenenamiento agudo por radiación.

Graves, la persona más cercana al núcleo, estaba observando por encima del hombro de Slotin y, por lo tanto, estaba parcialmente protegido por él. Recibió una dosis de radiación alta pero no letal . Graves estuvo hospitalizado durante varias semanas con un envenenamiento severo por radiación. ^[8] Murió 19 años después, a la edad de 55 años, de insuficiencia cardíaca . Si bien esto puede haber sido causado por la exposición de Graves a la radiación, la condición puede haber sido hereditaria ya que su padre también murió de insuficiencia cardíaca. ^{[16] [17] [18]}

El segundo accidente fue reportado por la Associated Press el 26 de mayo de 1946: "Cuatro hombres heridos por exposición accidental a radiación en el laboratorio atómico del gobierno aquí [Los Alamos] han sido dados de alta del hospital y el 'estado inmediato' de otros cuatro es satisfactorio, informó el ejército hoy. El Dr. Norris E. Bradbury , director del proyecto, dijo que los hombres resultaron heridos el martes pasado en lo que describió como un experimento con material fisionable ". ^[19]

Posteriormente se realizaron investigaciones sobre la salud de los hombres. En 1951 se publicó un primer informe. En 1979 se elaboró ​​un informe posterior para el gobierno de los EE. UU. ^[8] Un resumen de sus hallazgos:

Dos maquinistas, Paul Long y otro, no identificado, en otra parte del edificio, a 20-25 pies (6-7,5 m) de distancia, no fueron tratados. ^[23]

Después de estos incidentes, el núcleo, originalmente conocido como "Rufus", fue denominado "núcleo del demonio". ^{[3] [24]} Los experimentos prácticos de criticidad fueron detenidos y Schreiber, uno de los supervivientes, diseñó máquinas de control remoto y cámaras de televisión para realizar dichos experimentos con todo el personal a una distancia de un cuarto de milla. ^[15]

El núcleo demoníaco estaba destinado a ser utilizado en las pruebas nucleares de la Operación Crossroads, pero después del segundo accidente de criticidad, se necesitó tiempo para que su radiactividad disminuyera y para que se lo reevaluara en cuanto a los efectos de los productos de fisión que contenía, algunos de los cuales eran muy venenosos para los neutrones hasta el nivel deseado de fisión. Los siguientes dos núcleos fueron enviados para su uso en Able y Baker , y el núcleo demoníaco estaba programado para ser enviado más tarde para la tercera prueba de la serie, llamada provisionalmente Charlie , pero esa prueba fue cancelada debido al nivel inesperado de radiactividad resultante de la prueba submarina Baker y la incapacidad de descontaminar los buques de guerra objetivo. El núcleo se fundió en el verano de 1946 y el material se recicló para su uso en otros núcleos. ^[24]

• Accidente de criticidad de Cecil Kelley

• Medios relacionados con Demon core en Wikimedia Commons