Несмотря на «минеральное» название, тринитит не является минералом, пишет профессор Сезар Менор-Сальван (Университет Алькалы). И это крайне необычно. Тринитит сформировался во время уникального исторического события: первого ядерного взрыва, проведенного 16 июля 1945-го близ Аламогордо (штат Нью-Мексико). Этот редчайший материал продолжает рассказывать нам историю произошедшего в тот печально-исторический день. Источник: The Conversation.
Близился конец Второй мировой. «Проект Манхэттен» разрабатывался с 1941-го, когда президент Рузвельт, мотивированный вероятностью разработки нацистской Германией нового типа оружия массового уничтожения, санкционировал запуск одной из самых амбициозных технических и научных задач в истории Земли. В проекте участвовали западные физики, химики, инженеры, математики и тысячи рабочих, которые вели гонку со временем.
Технические достижения «Проекта Манхэттен» дали толчок промышленному и технологическому развитию Соединенных Штатов, а также посеяли семена «холодной войны» благодаря своим драматическим плодам, проявившимся в июле 1945-го на плато Лос-Аламос в Нью-Мексико: «Штучка».
Первый боеспособный прототип ЯО
«Штучка» стала первой в истории ядерной бомбой. 15 июля, 78 лет назад, она была собрана и готова к экспериментальному взрыву во время испытания «Тринити», предназначенных для проверки теоретических предположений физиков.
Первое ЯО было имплозивным устройством: обычное взрывчатое вещество сжимало ядро бомбы из плутония-239, достигающее в результате критической массы, что вызывало цепную реакцию деления, высвобождающую невиданное ранее количество энергии.
Плутоний-239 – легко делящийся изотоп, полученный путем облучения урана нейтронами. Плутоний не встречается в природе, кроме как в следовых количествах и только на некоторых месторождениях урана, где сформировались «естественные ядерные реакторы».
Одной из задач «Проекта Манхэттен» было получение достаточно чистого плутония из урана. Для этого использовался реактор «Б» на секретном заводе по производству плутония в Хэнфорде (штат Вашингтон). Ныне там музей, а тогда находился первый коммерческий ядерный реактор, предназначенный для производства плутония, которым управляла компания DuPont, впоследствии полностью отказавшаяся от любых федеральных льгот только ради того, что ее название никак не связывали с разработкой ядерного оружия.
В 5:29 утра 16 июля 1945 года «Штучка» была взорвана в отдаленной пустыне Хорнада-дель-Муэрто (с исп. «Путь мертвеца»). Это был первый в истории ядерный взрыв мощностью около 19 килотонн. Его мощность превзошла ожидания, из-за чего была уничтожена часть научных приборов, расположенных на предполагаемом безопасном расстоянии.
Ужас ученых Манхэттенского проекта
После взрыва Кеннет Бейнбридж, научный руководитель испытания «Тринити», воскликнул: «Теперь мы настоящие сукины дети».
Позже Роберт Оппенгеймер отметил, что это была самая подходящая фраза, характеризующая последствия этого удачного взрыва.
Действительно, следующие две бомбы, названные «Малыш» и «Толстяк» (армейская версия «Штучки»), убили порядка 214 000 жителей японских городов Хиросима и Нагасаки. Из них примерно половина погибла от взрывов, а остальные – от радиоактивного заражения.
Тринитит, безмолвный свидетель взрыва
Плутоний-239 поддерживает реакцию, называемую делением, в которой нейтрон расщепляет атомное ядро на фрагменты, высвобождая в среднем 2,88 нейтрона, которые разрушают другие ядра плутония, и так далее. Эта цепная реакция может быть усилена при превышении критической массы очень чистого плутония. При этом происходит взрывное выделение энергии разрыва ядер.
При делении ядер образуются другие химические элементы. Все эти элементы не такие, как их обычные версии (например, изотопы), но крайне радиоактивны.
Нейтроны также вызывают превращение любых материалов, с которыми они сталкиваются, в радиоактивные элементы. Поэтому результатом ЯО, помимо жестокого взрыва, становится радиоактивное заражение, способное достигать сотен километров из-за того, что некоторые элементы являются летучими или газообразными, такими как йод-131 или криптон-85.
Расплавленный ядерным взрывом песок Нью-Мексико
Температура взрыва «Штучки» многократно превышала температуру поверхности Солнца, из-за чего жар мгновенно расплавил песок в пустыне. Капли раскаленного стекла разлетелись дождем в радиусе сотен метров.
Когда все закончилось, ученые увидели, что пустыня вокруг покрыта цветным стеклом, обычно зеленым, иногда образующим красивые и полностью прозрачные драгоценные камни. Они собрали образцы, храня их как память об историческом событии. Некоторые камни даже использовались для изготовления эксклюзивных украшений. Но вскоре их владельцы поняли, что это было ужасной идеей, поскольку тринитит содержал элементы, образовавшиеся в результате взрыва, и был сильно радиоактивным, вызывая ожоги кожи.
За 78 лет тринитит потерял практически всю свою радиоактивность, и с ним теперь можно безопасно обращаться. Но в нем по-прежнему сохраняются прямые свидетели ядерного взрыва, перечисленные ниже.
Цезий-137: один из основных продуктов деления плутония. С периодом полураспада 30 лет он был самым крупным радиоактивным элементом в составе тринитита. Цезий-137 является одной из основных причин радиоактивного загрязнения при ядерном взрыве.
Америций-241: его присутствие указывает на то, что бомба была сделана из плутония-239. Он останется в тринитите на тысячелетие.
Барий-133: его трудно обнаружить, поскольку его активность снижается вдвое спустя каждые 10 лет. Считается, что его происхождение связано со взрывчаткой, используемой для подрыва «Штучки», называемой баратол и изготавливаемой из нитрата бария.
Европий-152: характерный радиоактивный элемент тринитита, используемый для отличия этого материала от подделок.
Все эти радиоактивные элементы со временем исчезнут, но специфические характеристики «ядерного» материала, а именно наличие странных структур, таких как квазикристаллы, и изотопные сигнатуры, раскрывающие его происхождение, сохранятся спустя многие тысячелетия после исчезновения всех прочих следов нашей цивилизации. Тринитит – свидетель нашего пребывания на планете и человеческого гения, гордыни и агрессии.