Bowling s plutóniovými srdcami: Skutočná hrozba?
V Los Alamosu došlo k incidentu s „démonickým jadrom“ počas experimentu s plutóniom a berýliom. Simulácia z Mission Impossible ukázala, že umiestnenie plutóniových srdiec do puzdra nie je príliš nebezpečné vďaka tampingom a delta fáze plutónia. Náraz by pravdepodobne vyvolal len chemickú reakciu.
Viete, čo je „démonické jadro“? Pravdepodobne ste o tom počuli v internetových memoch. Ide o názov pre incident z Los Alamosu, kde sa počas experimentu stala kritickosť s plutóniom a berýliom. Hoci väčšina ľudí nemá hlboké znalosti jadrovej fyziky, táto udalosť si získala značnú popularitu vďaka internetovým memom, ktoré upozorňujú na nebezpečenstvá manipulácie s jadrovými zbraňami. Nedávno ma inšpirovala scéna z filmu Mission Impossible: Fallout, kde sa tri plutóniové srdcia umiestnili do puzdra. Rozhodol som sa preskúmať, aká je skutočná hrozba takéhoto scenára a či by to v skutočnosti mohlo explodovať.
Kľúčové poznatky
- Incident s „démonickým jadrom“: Počas experimentu v Los Alamose došlo k nešťastnej udalosti, keď sa počas manipulácie s plutóniom a berýliom stala kritičnosť.
- Simulácia Mission Impossible: S pomocou softvéru OpenMC bolo simulované umiestnenie troch plutóniových srdiec do puzdra z filmu Mission Impossible. Výsledky boli prekvapivo bezpečné.
- Neutrónové reflektory: Zistenia zdôraznili dôležitosť tampingov v jadrových zbraniach, ktoré fungujú ako neutrónové reflektory a znižujú riziko kritičnosti.
- Delta fáza plutónia: Použitie delta fázy plutónia je kľúčové pre prevenciu praskania počas implózie a zlepšenie efektivity jadrovej reakcie.
- Potreba borovaného lineru: Na dosiahnutie kritičnosti v scenári Mission Impossible by bol potrebný borovaný polyetylénový liner na absorbovanie prebytočných neutrónov.
Ako sme to simulovali?
Všetko začalo otázkou: Aká je skutočná hrozba, ak by niekto rozhodol „hrať bowling“ s plutóniovými srdcami? Využil som softvér OpenMC, ktorý umožňuje vykonávať Monte Carlo simulácie. Je to pomerne komplexný nástroj, ale vďaka nemu bolo možné preskúmať potenciálne riziká a zistiť, či by takéto experimentovanie mohlo viesť k jadrovej explózii.
Inšpiráciou bola scéna z Mission Impossible: Fallout, kde sa tri plutóniové srdcia nachádzajú v puzdre. Podarilo sa mi získať informácie o tomto puzdre z online aukcie, vrátane jeho dizajnu (Pelican) a priemeru jadra (9,3 mm). S týmito údajmi som mohol začať simuláciu.
Prečo to nie je také nebezpečné, ako by sa mohlo zdať?
Výsledky simulácie boli prekvapujúce. Zistil som, že aj keď sú plutóniové srdcia umiestnené blízko seba, v skutočnosti nie sú príliš nebezpečné. Dôvodom je to, že tieto srdcia sú subkritické, pokiaľ nie sú obklopené veľkým množstvom materiálu.
Jadrové zbrane sú navrhnuté s ohľadom na bezpečnosť. Používajú sa tam tzv. tampóny – vrstvy materiálov, ktoré fungujú ako neutrónové reflektory a znižujú riziko kritičnosti. Okrem toho je plutónium v jadre zbrane vo forme delta fázy, ktorá má nižšiu hustotu a zabraňuje praskaniu počas implózie.
Čo by sa stalo, keby k nárazu došlo?
Ak by sa plutóniové srdcia náhodou zrazili, pravdepodobne by nedošlo k jadrovej explózii. Namiesto toho by došlo k malej chemickej reakcii s modrým zábleskom svetla. Je to podobné ako pri výbuchu malého množstva pyrotechniky.
Zábavná myšlienka: Jadrový biliardový stôl?
Samozrejme, všetko toto je len teoretické cvičenie. Predsa len, predstavte si biliardový stôl vyrobený z plutónia a berýlia! Bolo by to extrémne drahé a nebezpečné, ale určite by to bola zaujímavá (a veľmi riskantná) forma atentátu.
Odkaz Philipa Morrisona
Na záver je potrebné spomenúť Philipa Morrisona, ktorý bol jedným z dizajnérov puzdra na prenos kritického jadra počas Manhattan Projektu a neskôr nahral legendárny dokument Powers of 10. Jeho prínos vede a popularizácii vedy je neoceniteľný.
Zdroje:
Približne 162 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.81 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.
Komentáre ()