Santa Fe és a “Nem létező város”

28 03 2009

Új-Mexikó állam fővárosának, Santa Fé-nek mindössze 72000 lakosa van. A települést eredetileg Pueblo indiánok hozták létre 1050 és 1150 között. Hivatalosan 1610-ben lett város,  és ezzel a legkorábban alapított főváros az Államokban.  2134 méteres tengerszint feletti magasságban helyezkedik el, amivel a legmagasabban fekvő főváros címet is elhódítja (az USÁ-ban).

Santa Fe vizuális művészetéről és galériáiról is híres. Rengeteg művész élt és él ma is a környéken, a városban folyamatosan rengeteg kiállítás tekinthető meg. Georgia O’Keeffee, a múlt évszázad egyik legnagyobb amerikai művésze is itt alkotott, az őróla elnevezett múzeum a város szívében található.

Santa Fe a Egyesült Államok második legnagyobb műkincs piacának színtere. (New York után a legtöbb festmény itt talál gazdára)

Ebben a pár mondtaban mindent össze tudtam foglalni Santa Fe-ről. Számomra csupán egy kis városka a sivatag közepén, semmi egyéb érdekeset nem találtam róla.

A Manhattan Project

1933-ban Szilárd Leó magyar fizikus egy írásában közzétette, hogy véleménye szerint bármilyen neutronok által indított fizikai folyamat, ami több neutront bocsát ki, mint amennyire szüksége van az elinduláshoz egy nukleáris láncreakciót hozhat létre. Urániummal végrehajtott kísérletei során észrevette, hogy az uránium bomlása során kettő vagy több neutront bocsát ki, azaz a láncreakció elméletben lehetséges. Felfedezését titokban tartotta, mert félt, hogy az ötletet a fasiszta kormányok fegyverként is fel tudják használni. Legnagyobb sajnálatára a Joliot-Curie csoport nem sokkal később hasonló eredményeket publikált uránium kísérletekről.

Szilárd Leó egy levelet írt az Egyesült Államok akkori elnökének, Franklin D. Roosevelt-nek, melyben aggodalmát fejezte ki a nukleáris energiában rejlő veszélyekkel kapcsolatban, hiszen a náci Németország is végezhet kutatásokat, hogy bombaként használja fel a új tudományos eredményeket. A levelet Teller Ede és Wigner Pál Jenő magyar fizikusok segítségével fogalmazta, azonban  Alber Einstein írta alá 1939 augusztus 2-án, hiszen az ő neve ismertebb volt a politikusok körében is.

Az Einstein-Szilárd levél
Az Einstein-Szilárd levél

A levélben próbálták kihangsúlyozni, hogy az Egyesül Államoknak is tanulmányoznia kellene a nukleáris láncreakciók bombaként való felhasználását.

A levelet ugyan augusztus 2-án szignálták, azonban Roosevelt-hez csak október 11-én jutott el, mert a Lengyelország lerohanásával megkezdődött háború teljesen lefoglalta az elnököt.  A levél hatására Roosevelt felállított egy bizottságot, ami megvizsgálta a kérdést, és megkezdődött a Manhattan Pojekt.

A Berkeley Egyetemen tanító, elméleti fizikával foglalkozó J. Robert Oppenheimer került a projekt élére, és hamar megerősítették, hogy egy láncreakcióra épülő bomba elméletben megépíthető.

Több, mint harminc helyszínen folytak a kutatások, a legnagyobb részt mégis Los Alamos (Új Mexikó), Oak Ridge (Tennessee) és Richland (Washington) kapta. A tennessee-beli helyszínt az ottani nagy mennyiségben fejlesztett hydro-elektromos energia miatt választották, ami szükséges az uránium 235 kiválasztásához használt óriás ion-szeparáló mágnesek működtetéséhez. A washingtoni központ helyét a Columbia folyó határozta meg, a nagy vízhozamot kívánták felhasználni egy reaktor hűtéséhez.

A harmadik és egyben legjelentősebb helyszín kiválasztásához az elsődleges faktor a partvonalaktól való távolság volt, hogy légi támadás egyik óceán felől se legyen kivitelezhető. Oppenheimer ismert egy megfelelő helyszínt korábbi lovas túráiról, és miután megtekintették, a kormány azonnal felvásárolta a területet, amit ma Los Alamosként ismerünk.

A Manhattan Projekt kutatóközpontjai
A Manhattan Projekt kutatóközpontjai

Los Alamos nem is volt igazi település, mindössze egyetlen magániskolának adott otthon, amit a tudományos kísérletek miatt teljesen átépítették.  Egyetlen épületből hamar várossá nőtte ki magát, ahol tudósok tízezrei titokban dolgoztak, és egyedül az ő családjaik jöhettek a környékre. Los Alamos címként sem létezett, egy Santa Fe-ben található postafiókból kapták meg leveleiket. A nevek és a személyazonosságok a nagyvilág számára titokban volt ak tartva, még az okiratokon, pl a jogosítványokon is csak sorszám szerepelt, bármiféle név nélkül. A város hivatalosan egyszerűen nem létezett.

Az első nagyobb áttörést a Chicago Pile-1 nevű reaktor hozta. 1942 december 2-án sikerült létrehozni az első megtervezett lefolyású nukleáris láncreakciót. Uránium és grafit blokkokból építették Enrico Ferni olasz fizikus vezetésével, és Szilárd Leó együttműködésével.

Little boy

A kísérletek több helyszínen folytak, és minden lehetőséget megpróbáltak kiértékelni. Az hamar kiderült, hogy az uránium 235-ös izotópjának előállítása rendkívül költséges. Rengeteg uránium 238 és hatalmas mennyiségű energia volt szükséges a számítások alapján kritikus mennyiségnek leírt uránium 235 kiválasztásához. A szétválasztási folyamathoz szükséges réz a háború fém-felhasználása miatt nem állt rendelkezésre. A tudósok az amerikai nemzeti tartalékból kaptak kölcsön 35000 tonna ezüstöt, hogy a szükséges mennyiségű urániumot elő tudják állítani. (Az ezüstöt a háború után visszaszolgáltatták az államnak.) Viszont ilyen feltételek mellett nem tudtak az egyszeri kritikus tömegnél nagyobb mennyiséget előállítani, így nem volt lehetőség egyetlen tesz elvégzésére sem az éles bevetés előtt. Az elkészült szerkezet két külön részben szállította a láncreakcióhoz szükséges kritikus tömeget, majd a robbanás előidézéséhez a kisebb méretű uránium adagot a nagyobb méretűbe injektálták. A bomba mérete miatt kapta a “Little boy” fedőnevet. (Relatív sokkal kisebb volt, mint a nem uránium alapú bombák).

Az injektálásos technika modellje
Az injektálásos technika modellje

Little Boy-t Hiroshima felett robbantották fel 580 méteres magasságban.

Trinity

Mivel nem állt rendelkezésre uránium 235, ezért a tudósok más lehetőségek után kutattak. Kísérleteik eredményeként az uránium 235 által kibocsátott neutronokat az uránium 238 elnyelte, amiből így uránium 239 keletkezett. A lebomló 239-es izotóp neptúnium 239-é alakult, ami plutónium 239-é bomlik.  A keletkező plutóniumot hasonlóképpen dúsítani kell, mint az uránium 235-öt, hogy fegyverként felhasználható tisztaságot kapjunk, de legalább nagy mennyiségben állt rendelkezésre az előállításhoz szükséges uránium 238.

A kritikus tömeg több adagban szállítandó, azonban egyesítéséhez a kísérletek alapján nem lehet a korábban említett injektálásos technikát alkalmazni.  A számítások szerint a láncreakció már a teljes kritikus tömeg összeállása előtt beindul, és a felszabaduló energia meggátolja a teljes kritikus tömeg összeállását, így a bomba hatásfoka rendkívül alacsony lenne.

Más technikát kellett tehát keresni, és sok felvetett ötlet közül a kritikus tömeg egyberobbantását találták leghatásosabbnak.

A kritikus tömeget előállítása előrobbantással.
A kritikus tömeget előállítása előrobbantással.

Az elv alapjául az szolgált, hogy a kritikus tömegnél csak minimálisan kisebb mennyiségű plutóniumból egy gömböt képeznek, amit robbanóanyaggal vesznek körül. A külső héj felrobbantása a gömb középpontjába tömöríti az plutóniumot, aminek így sűrűsége is jelentősen megnő. A nagyobb neutron sűrűség miatt kisebb mennyiségű plutónium is kritikus tömeggé válik, így a láncreakció magától beindul.

A külső robbanószerkezet komplexitása viszont teszteket igényelt, hogy a detonáció a megfelelő méretű és alakú plutóniummagot produkálja.

Mivel a bomba szót a projekt teljes időtartama alatt kerülték, így az elkészült teszt-bombát csupán bigyónak nevezték el. (“The gadget“)

The gadget
The gadget

Bigyót 1945 július 16-án robbantották fel, egy Trinity-nek keresztelt teszt ponton, Alamogordo város mellett, Új Mexikóban. A történelem első nukleáris robbantása 20 kilótonnás erejű volt (20 000 tonna TNT bír azonos energia felszabadulásával):

Trinity - az első óriás gomba.
Trinity – az első óriás gomba.

Fat Man

A sikeres tesztek alapján megépítették a második bevetésre szánt bombát is. A szerkezet az alkalmazott technikák miatt már jóval nagyobb lett, mint az első uránium alapú bomba, így “Fat Man”-nek keresztelték el, Winston Churchill után. (Bár mások szerint Robert Serber-ről kapta a nevét).

Fat Man - az eredeti
Fat Man – az eredeti

A bombát egy B-29-esről dobták le, és 550 méteres magasságban robbant fel. Hatóereje 88 TJ (tera-joule), azaz körülbelül 21 kilótonna TNT-vel megeggyező erejű volt. A becslések szerint 39000 embert ölt meg  és további 25000-en sérültek meg a felrobbanása pillanatában. A áldozatainak tényleges száma csak pontatlanul becsülhető az évtizedekig ható sugárzás következtében.

Mindazonáltal volt nem nukleáris, mégis pusztítóbb bombázás is a második világháborúban. Az 1945 március 10-i tokiói bombázásban a város 267 000 épületét bombázta le az amerikai légierő, a civil áldozatok száma 100 000 feletti volt.

A hirosimai robbanás gombája 370 méter átmérőjű volt, belsejében 3980 °C-os hőmérséklettel. A lökéshullám minden környező épületet azonnal halálos repeszekké robbantott, és a város belseje (körülbelül 3 kilóméterese átmérőn belül) azonnal fellángolt. Mivel Little Boy-t is a levegőben robbantották fel, így nem keletkezett kráter a robbanás helyén, és a sugárzás legjelentősebb része is az atmoszférában maradt.


Műveletek

Information

Vélemény, hozzászólás?

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s




%d blogger ezt kedveli: