Castle Bravo

Castle Bravo je krycie meno dosiaľ najsilnejšieho amerického testu termonukleárnej zbrane, vykonaného 1. marca 1954 na Atole Bikini na Marshallových ostrovoch Spojenými štátmi americkými. Bol to prvý test z dlhej série rôznorodých testov nukleárnych zbraní v rámci operácie Castle. Rádioaktívny spad z výbuchu, ktorý bol realizovaný ako tajný test, zasiahol posádku japonského rybárskeho člna a vyvolal silný medzinárodný odpor voči atmosférickým termonukleárnym testom.
Bomba využívala deuterid lítny (LiD) ako palivo pre štiepny stupeň na rozdiel od tekutého deutéria použitého ako palivo pre štiepny stupeň ktoré bolo použité v amerických bombách prvej generácie – Ivy Mike.
Stala sa tak základom pre prvú vodíkovú bombu s možnosťou transportu v zbrojnom arzenáli USA. Sovietsky Zväz predtým už použil LiD v nukleárnej bombe s názvom Sloika (americký názov Alarm Clock) ale pretože to bola len jednostupňová bomba, ktorá používala chemickú explóziu pre kompresiu-stlačenie, jej maximálny zisk bol limitovaný. Podobne ako Ivy Mike, bomba Castle Bravo využívala modernejšiu viacstupňovú verziu s konštrukčným riešením Teller-Ulam.
Bola to dosiaľ najsilnejšia nukleárna zbraň odpálená Spojenými štátmi, s účinkom 15 Mt TNT. Tento účinok, ďaleko presahoval očakávaný účinok medzi 4 – 8 Mt TNT, v kombinácii s inými faktormi spôsobila najväčšie rádioaktívne zamorenie, dosiaľ spôsobené USA.
Bomba Castle Bravo bola približne 1 000-krát silnejšia ako atómová bomba zhodená na Hirošimu počas II. svetovej vojny, ale bola približne 4,5-krát slabšia ako najväčšia termonukleárna bomba odpálená Sovietskym zväzom v roku 1961 – Cár bomba.

Konštrukčné riešenie a detonácia

Konštrukčné riešenie bomby pod názvom „Shrimp“ malo rovnakú základnú konfiguráciu ako bomba Ivy Mike s výnimkou rôznych druhov palív pre jadrovú syntézu. Toto zariadenie využívalo dizajn ľahkej škrupiny, využijúc hliník, namiesto ťažkej ocele použitej v Ivy Mike.
Vnútri valcovej schránky bol menší valec lítia-deutéria ktorý slúžil ako palivo jadrovej syntézy (sekundárny), druhý, s funkčnou štiepnou jadrovou bombou (primárny) na konci, štiepna bomba slúžila na vytvorenie podmienok, ktoré sú potrebné na naštartovanie jadrovej syntézy. Stredom sekundárnej časti viedla valcovitá tyč plutónia – (iniciátor), ktorý slúžil na spustenie termonukleárnej syntézy – (fúzie). Obklopené to bolo s reflektorom z uránu, priestor medzi reflektorom a sekundárnou časťou tvoril žiariaci kanál na spojenie rádioaktívnych lúčov z primárnej časti do sekundárnej.
Funkcia radioaktívnych lúčov bola stlačiť hydrodynamicky sekundárnu časť, zväčšiť hustotu a teplotu deutéria na úroveň potrebnú na začatie termonukleárnej reakcie, a stlačiť iniciátor na superkritické zapálenie.
Zariadenie bolo prakticky identické so zariadením odpáleným neskôr v Castle Romeo, ale používalo čiastočne obohatené lítium ako termonukleárne palivo. Prirodzené lítium je zložené z izotopov lítia-6 a lítia-7 (s obsahom 7,5% lítia-6). Obohatené lítium použité v Brave bolo približne 40 % lítia-6. Primárna časť bola štandardná RACER 4 štiepna atómová bomba.
Bomba bola veľký valec vážiaci 10 660 kg o dĺžke 4,56 m, šírke 1,37 m. Bomba bola zasadená do strelnej veže na umelom ostrove vybudovanom na útese ostrova Namu na atole Bikini. V okolí boli rozmiestnené diagnostické prístroje, vysokorýchlostné kamery.
Keď bolo Bravo odpálené, vytvorila sa ohnivá guľa o veľkosti asi 5 km v priebehu sekundy. Táto ohnivá guľa bola viditeľná z atolu Kwajelein vzdialenom 450 km. Explózia zanechala kráter o priemere 2 000 m, hlboký 75 m. Hríbový oblak dosiahol výšku 14,3 km a priemeru 11,3 km v priebehu minúty. Neskôr dosiahol výšku 39,6 km a priemer 100 km za menej ako 10 minút.

Príčina vysokého účinku bomby

Účinok 15 Mt TNT bol 3-krát väčší, ako bol očakávaný. Príčina vyššieho účinku bola chyba, ktorú urobili projektanti zariadenia v laboratóriách Los Alamos.
Predpokladalo sa, že izotop lítium-6 bude absorbovať neutrón štiepiaceho sa plutónia, emitovať alfa častice a trícium, pričom trícium sa sfúzuje s deutériom (ktoré bolo prítomné v LiD) a zväčší účinok podľa predpokladu.
Ich úvaha postrádala fakt, že ak izotop lítia-7 je bombardovaný s neutrónmi s vysokou energiou, absorbuje neutrón, potom sa rozloží aby vyformoval alfa častice, ďalší neutrón a nukleón trícia. To znamená, že bolo vyprodukované oveľa viac trícia ako bolo predpokladané a dodatočné trícium vo fúzii s deutériom (rovnako ako dodatočný neutrón z rozkladu lítia-7) vyprodukovalo oveľa viac neutrónov ako bol pôvodný predpoklad a produkovalo viac štiepenia uránového reflektora, čím bol značne zvýšený celkový účinok.
Výsledné dodatočné palivo (lítium-6 a lítium-7) prispelo značne k štiepnej reakcii a produkcii neutrónov, v dôsledku čoho bol značne zvýšený účinok zariadenia. Ironicky, zariadenie používalo lítium s vysokým percentom lítia-7 len pretože lítium-6 bolo toho času ťažko dostupné a drahé. Neskoršie testy Castle Union užívali skoro čisté lítium-6. Ak by bolo viac dostupné lítium-6, použiteľnosť bežného lítia-7 by možno nebola objavená.
Z celkového účinku 15 Mt, 10 Mt bolo z štiepnej reakcie z uránového reflektora. Preto priamy účinok z fúzie (syntézy) bol v tomto prípade menší ako štiepny efekt z umožnenej fúzie.

Neočakávané dôsledky rádioaktívneho spadu

Štiepna reakcia uránového reflektora spôsobila značné zamorenie, vytvoriac veľké množstvo rádioaktívneho spadu – rádioaktívneho zamorenia. V kombinácii s oveľa väčším účinkom a silným vetrom test spôsobil množstvo serióznych dôsledkov. Hoci riadiaci pracovníci testu vedeli, že zmena v počasí spôsobí zasiahnutie oblastí, ktoré neboli vysídlené, rozhodli sa v uskutočnení testu.
Rádioaktívny spad sa rozšíril východne na obývané atoly Rongelap a Rongerik, ktoré boli zakrátko evakuované. Mnoho obyvateľov Marshallových ostrovov odvtedy trpí vrodenými vadami a dostali kompenzáciu od vlády USA.
Japonský rybársky čln Lucky Dragon No. 5, tiež prišiel do kontaktu s rádioaktívnym spadom, čo zapríčinilo ochorenie členov posádky, jedna osoba nakoniec zomrela. To spôsobilo silný medzinárodný odpor a znovu podnietilo obavy Japoncov týkajúce sa radiácie, obzvlášť týkajúcej sa kontaminácie rýb. Búrlivý protest v Japonsku dosiahol takú úroveň, že diplomatické vzťahy ostali veľmi napäté a incident bol menovaný mnohými ako „druhá Hirošima“. Napriek tomu japonská a americká vláda rýchlo dosiahli politickú dohodu, ktorá dala rybárom kompenzáciu 2 milióny dolárov, a obete dostali medzi 1,91 a 2,29 milióna jenov za každého. Tiež bolo dohodnuté, že obete nebudú mať status Hibakusha.
Neočakávaný rádioaktívny spad a radiácia zasiahla mnoho plavidiel a osôb začlenených do testu. Jeden vedec neskôr prehlásil, že bol na lodi vzdialenej asi 45 km a dostal radiáciu 10R. Šestnásť členov posádky lietadla USS Bairoko dostalo beta popáleniny a bola u nich zvýšený výskyt rakoviny. Rádioaktívna kontaminácia tiež zasiahla mnoho testovacích zariadení, ktoré boli vybudované na atole Bikini.
Rádioaktívny spad zasiahol Austráliu, Indiu, Japonsko a dokonca USA a časti Európy. Hoci test bol organizovaný ako tajný test, Castle Bravo sa rýchlo stal medzinárodným incidentom, boli vyslovené výzvy na zákaz atmosférických testov termonukleárnych zbraní.

Neskoršie zariadenia

Konštrukčné riešenie Shrimp sa neskôr vyvinulo na bombu Mk-21, z ktorej bolo vyrobených 275 ks, vážiacich 6 800 kg o dĺžke 3,8 m priemer 1,4 m. Táto 4-Megatonová bomba bola vyrábaná do Júla 1956. V roku 1957 bola prerobená na typ Mk-36 a výroba sa znova spustila.