Jabarkan Sintesis dalam ledakan nuklir dari Einsteinium

Analisis puing-puing pada uji coba nuklir 10 megaton Ivy Mike adalah bagian dari proyek jangka panjang. Salah satu tujuannya adalah mempelajari efisiensi produksi unsur transuranium dalam ledakan nuklir berdaya tinggi. Motivasi untuk percobaan ini adalah bahwa penyintesisan unsur-unsur tersebut dari uranium membutuhkan penangkapan neutron ganda. Probabilitas peristiwa tersebut meningkat dengan fluks neutron, dan ledakan nuklir adalah sumber neutron buatan manusia yang paling kuat, memberikan massa jenis pada urutan 1023 neutron/cm2 dalam mikrodetik, atau sekitar 1029 neutron/(cm2·s). Sebagai perbandingan, fluks reaktor HFIR adalah 5 neutron/(cm2·s). Sebuah laboratorium khusus didirikan tepat di Atol Enewetak untuk analisis awal puing, karena beberapa isotop dapat meluruh pada saat sampel puing mencapai daratan A.S. Laboratorium tersebut menerima sampel untuk analisis sesegera mungkin, dari pesawat yang dilengkapi dengan filter kertas yang terbang di atas atol setelah uji coba. Meskipun diharapkan untuk menemukan unsur-unsur kimia baru yang lebih berat dari fermium, tidak satupun dari unsur-unsur ini ditemukan bahkan setelah serangkaian ledakan megaton yang dilakukan antara tahun 1954 dan 1956 di atol tersebut.

Hasil atmosfer dilengkapi dengan data uji bawah tanah yang terakumulasi pada 1960-an di Situs Uji Nevada, karena diharapkan ledakan kuat yang dilakukan di ruang terbatas dapat menghasilkan hasil yang lebih baik dan isotop yang lebih berat. Terlepas dari muatan uranium tradisional, kombinasi uranium dengan amerisium dan torium telah dicoba, serta muatan campuran plutonium-neptunium, tetapi mereka kurang berhasil dalam hal hasil dan dikaitkan dengan hilangnya isotop berat yang lebih kuat karena peningkatan laju fisi dalam muatan unsur berat. Isolasi produk bermasalah karena ledakan menyebarkan puing-puing melalui pencairan dan penguapan batuan di sekitarnya pada kedalaman 300–meter. Pengeboran ke kedalaman seperti itu untuk mengekstrak produk dinilai lambat dan tidak efisien dalam hal volume yang dikumpulkan.

Di antara sembilan uji bawah tanah yang dilakukan antara tahun 1962 dan 1969, uji coba terakhir adalah yang paling kuat dan memiliki hasil unsur transuranium tertinggi. Jumlah miligram einsteinium yang biasanya membutuhkan satu tahun penyinaran dalam reaktor daya tinggi, diproduksi dalam mikrodetik. Namun, masalah praktis utama dari seluruh proposal adalah mengumpulkan puing-puing radioaktif yang tersebar oleh ledakan kuat. Filter pesawat hanya menyerap sekitar 4 dari jumlah total, dan pengumpulan berton-ton karang di Atol Enewetak meningkatkan fraksi ini hanya dua kali lipat. Ekstraksi sekitar 500 kilogram batuan bawah tanah 60 hari setelah ledakan Hutch hanya dipulihkan sekitar 1 dari total muatan. Jumlah unsur transuranium dalam tumpukan 500 kg ini hanya 30 kali lebih tinggi daripada dalam batuan 0,4 kg yang diambil 7 hari setelah pengujian yang menunjukkan ketergantungan yang sangat nonlinier dari hasil elemen transuranium pada jumlah batuan radioaktif yang diambil. Poros dibor di lokasi tersebut sebelum pengujian untuk mempercepat pengumpulan sampel setelah ledakan, sehingga ledakan akan mengeluarkan bahan radioaktif dari pusat gempa melalui poros dan untuk mengumpulkan volume di dekat permukaan. Metode ini dicoba dalam dua kali pengujian dan langsung memberikan ratusan kilogram material, tetapi dengan konsentrasi aktinida 3 kali lebih rendah daripada sampel yang diperoleh setelah pengeboran. Sedangkan metode tersebut dapat menjadi efisien dalam studi ilmiah isotop berumur pendek, ia tidak dapat meningkatkan efisiensi pengumpulan keseluruhan aktinida yang dihasilkan.

Meskipun tidak ada unsur baru (selain einsteinium dan fermium) yang dapat dideteksi dalam puing-puing uji coba nuklir, dan hasil total unsur transuranium sangat rendah, pengujian ini memberikan jumlah isotop berat langka yang jauh lebih tinggi daripada yang sebelumnya tersedia di laboratorium.