Ivy Mike- kerntoets

Ivy Mike was die kodenaam wat gegee is aan die eerste volskaalseDie "Greenhouse George"-toestel in 1951 was die eerste wapen wat termonukleêre versmelting benut het. toets van 'n termonukleêre wapen, waarin 'n beduidende gedeelte van die plofstofopbrengs van kernversmelting afkomstig is.The first small-scale thermonuclear test was the George explosion of Operation Greenhouse. Ivy Mike is op 1 November 1952 deur die Verenigde State op die eiland Elugelab in Enewetak-atol, in die nou onafhanklike eilandnasie van die Marshalleilande, ontplof as deel van Operasie Ivy. Dit was die eerste volledige toets van die Teller-Ulam-ontwerp, 'n versmeltingtoestel wat in fases werk.

Weens sy fisiese grootte en versmeltingbrandstoftipe (laetemperatuur- vloeibare deuterium), was die "Mike"-toestel nie geskik vir gebruik as 'n wapen soos 'n konvensionele bom nie. Dit was bedoel as 'n tegniese eksperiment en 'n konserwatiewe bewys van die konsep, om die konsepte wat gebruik word vir multimegaton-ontploffings te bekragtig.

Monsters van die ontploffing het spore van die isotope plutonium-246, plutonium-244 en die voorspelde elemente einsteinium en fermium bevat.

 Skedule 
Sedert die Teller-Ulam-deurbraak in Maart 1951 is bestendige vordering gemaak met die kwessies wat betrokke is by 'n termonukleêre ontploffing en daar is bykomende hulpbronne gewy aan die daarstelling, en politieke druk, om 'n werklike toets van 'n waterstofbom te sien. 'n Datum in 1952 het haalbaar gelyk. In Oktober 1951 het die kernfisikus Edward Teller aangedring op Julie 1952 as 'n teikendatum vir 'n eerste toets, maar projekhoof Marshall Holloway het gedink Oktober 1952, 'n jaar later, was realistieser gegewe hoeveel ingenieurs- en vervaardigingswerk die toets sou neem en gegewe die behoefte om die somermoesonseisoen in die Marshalleilande te vermy. Op 30 Junie 1952 het Gordon Dean, voorsitter van die Verenigde State se Atoomenergiekommissie, vir president Harry S. Truman 'n model gewys van hoe die Ivy Mike-toestel sou lyk; die toets is vir 1 November 1952 opgestel.

Een poging om die toets aansienlik te vertraag, of glad nie te hou nie, is aangewend deur die departement van buitelandse sake se paneel konsultante oor ontwapening, onder voorsitterskap van J. Robert Oppenheimer, wat gemeen het dat die vermyding van 'n toets die ontwikkeling van 'n katastrofiese nuwe wapen kan voorkom en die weg kan baan vir nuwe wapenooreenkomste tussen die Verenigde State en die Sowjetunie. Die paneel het egter nie politieke bondgenote in Washington gehad nie, en geen toetsvertraging is deur hierdie poging bewerkstellig nie.

Daar is nog 'n begeerte uitgespreek vir 'n baie kort vertraging van die toets, meer om politieke redes: Dit is geskeduleer om net 'n paar dae voor die presidensiële verkiesing van 1952 plaas te vind. Truman wou die termonukleêre toets weghou van partypolitiek, maar het geen begeerte gehad om self 'n uitstelling daarvan te gelas nie; hy het egter laat weet dat hy dit sal aanvaar as dit tot na die verkiesing vertraag word weens tegniese redes wat gevind is. Eugene M. Zuckert, lid van die Atoomenergiekommissie, is na die Enewetak-toetsterrein gestuur om te kyk of so 'n rede gevind kan word, maar weeroorwegings – daar was gemiddeld net 'n handjievol dae elke maand wat geskik was vir die toets – het aangedui dat dit moet voortgaan soos beplan, en op die ou end het geen skedulevertraging plaasgevind nie.

 Toestelontwerp en voorbereiding 
regs|duimnael|'n Aansig van die worsagtige toestelomhulsel, met sy instrumentasie en kriogene toerusting aangeheg. Die lang pype was vir meetdoeleindes; hul funksie was om die eerste bestraling vanaf die primêre en sekondêr fases (bekend asTellerlig) na die instrumente oor te dra wanneer die toestel ontplof, voordat dit in die ontploffing vernietig is. Die man wat regs onder sit, toon die skaal.
Die Mike-toestel van 74 metrieke ton was 'n gebou wat eerder soos 'n fabriek as soos 'n wapen gelyk het. Daar is berig dat Sowjet-ingenieurs spottenderwys na Mike verwys het as 'n termonukleêre installasie.

Die toestel is ontwerp deur Richard Garwin, 'n student van Enrico Fermi, op voorstel van Edward Teller. Daar is besluit dat niks anders as 'n volskaalse toets die idee van die Teller-Ulam-ontwerp sal bekragtig nie. Garwin is opdrag gegee om baie konserwatiewe skattings te gebruik wanneer die toets ontwerp word, en gesê dat dit nie klein en lig genoeg hoef te wees om deur die lug ontplooi te word nie.

Vloeibare deuterium is as die brandstof vir die versmeltingreaksie gekies omdat die gebruik daarvan die eksperiment vanuit 'n fisikus se oogpunt vereenvoudig het en die resultate makliker ontleed kon word. Vanuit 'n ingenieursoogpunt het die gebruik daarvan die ontwikkeling van voorheen onbekende tegnologie genoodsaak om die moeilike hanteerbare materiaal te hanteer, wat by uiters lae temperature, amper absolute nul, gestoor moes word. 'n Groot laetemperatuuraanleg is gebou om vloeibare waterstof (wat gebruik word vir verkoeling van die toestel) en deuterium (as die brandstof) te produseer. 'n 3 000-kilowatt-kragaanleg is ook gebou om die laetemperatuuraanleg van elektrisiteit te voorsien.

Die toestel wat ontwerp is vir die toets van die Teller-Ulam ontwerp het bekend gestaan as die wors-ontwerp:
 In die middel van die toestel was 'n silindriese, geïsoleerde Dewar-vakuumtenk van staal vir lae temperature. Hierdie tenk was 2,1 m in deursnee, 6,1 m hoog, het 30 cm dik wande gehad en het bykans 49 metrieke ton geweeg. Die tenk het die vermoë van 1 000 L vloeibare deuterium teen bykans absolute nul gehad. Die laetemperatuurdeuterium is gebruik as brandstof vir die sekondêre versmeltingfase van die ontploffing.
 Aan die een kant van die silindriese Dewar-tenk was 'n TX-5- gewone klowingsatoombom (nie die versterkte tipe nie). Die TX-5-bom is gebruik om die toestande te skep wat nodig is om die versmeltingreaksie te begin. Hierdie "primêre" klowingsfase was in die stralingskas by die boonste gedeelte van die toestel gemonteer en was nie in fisiese kontak met die "sekondêre" versmeltingfase nie. Die TX-5 het nie verkoeling nodig gehad nie.
 'n Silindriese staaf van plutonium in 'n houer van tritiumgas het in die middel van die Dewar-tenk binne die sekondêre afgeloop. Hierdie klowingssvonkprop is deur X-strale van die primêre ontploffing ingeplof. Dit het 'n bron van uitwaartsbewegende druk in die deuterium verskaf en verbeterde toestande vir die versmeltingreaksie geskep.
Om die toestel was 'n natuurlike uraandemper van 4,5 metrieke ton. Die buitekant van die demper was bedek met blaaie lood en poliëtileen, wat 'n bestralingskanaal gevorm het om X-strale van die primêre- na die sekondêre fase te gelei. Soos uiteengesit in die Teller-Ulam-ontwerp, was die funksie van die X-strale om die sekondêre fase saam te druk met demper-/stootablasie, skuimplasmadruk en bestralingsdruk. Hierdie proses verhoog die digtheid en temperatuur van die deuterium tot die vlak wat nodig is om 'n termonukleêre reaksie te onderhou, en die "vonkprop" saam te druk tot 'n superkritiese massa - wat die "vonkprop" noop om kernklowing te ondergaan en daardeur 'n versmeltingreaksie in die omliggende deuteriumbrandstof te ontketen.
Die hele Mike-toestel (insluitend laetemperatuurtoerusting) het 74 metrieke ton geweeg. Dit is gehuisves in 'n groot sink-aluminiumgebou, genoem die shot cab, wat 27 m lank, 14 m breed en 19 m hoog was, met 'n 91 m-seintoring. Televisie- en radioseine is gebruik om met 'n beheerkamer op USS Estes te kommunikeer waar die ontploffingspersoneel gewerk het.

Dit is op die Stille Oseaan-eiland Elugelab opgerig, wat deel van die Enewetak-atol is. Elugelab was verbind met die eilande Dridrilbwij (Teiteir), Bokaidrikdrik (Bogairikk) en Boken (Bogon) deur 'n 2,7 km lange kunsmatige straatweg. Bo-op die straatweg was 'n aluminiumomhulde laaghoutbuis gevul met heliumgasballone, waarna verwys word as 'n Krause-Ogle-boks. Dit het gamma- en neutronstraling toegelaat om ongehinderd na instrumente in 'n onbemande opsporingstasie, Stasie 202, op Boken-eiland deur te gaan. Van daar is seine gestuur na opnametoerusting by Stasie 200, wat ook in 'n bunker op Boken-eiland gehuisves is. Personeel het ná die toets na Boken-eiland teruggekeer om die opnametoerusting te herwin.

Altesaam 9 350 militêre en 2 300 burgerlike personeellede was betrokke by die projek. Die operasie het die samewerking van die Amerikaanse weermag, vloot, lugmag en intelligensiedienste behels. Die USS Curtiss het komponente van die Verenigde State na Elugelab gebring vir montering. Die werk is op 31 Oktober om 17:00 voltooi. Personeel is binne 'n uur ontruim ter voorbereiding van die ontploffing.

 Ontploffing 
duimnael|Ivy Mike-vuurbal.
Die toets is uitgevoer op 1 November 1952 om 07:12 plaaslike tyd. Dit ontploffing het 10,4 megaton TNT (44 PJ) gelewer. 77% van die lewering is veroorsaak deur die vinnige klowing van die uraandemper wat baie radioaktiewe neerslag tot gevolg gehad het.

Die vuurbal wat deur die ontploffing geskep is, het 'n maksimum radius van 2,9 tot 3,3 km gehad.Die maksimum radius is etlike sekondes ná die ontploffing bereik, waartydens die warm vuurbal opgestyg het weens dryfkrag. Terwyl dit nog relatief naby aan die grond was, het die vuurbal nog nie sy maksimum afmetings bereik nie en was dit dus ongeveer 5,2 km breed. Die sampioenwolk het in minder as 90 sekondes tot 'n hoogte van 17 km gestyg. Een minuut later het dit 33 km bereik, voordat dit op 41 km gestabiliseer het, met die kroon wat uiteindelik uitgesprei het tot 'n deursnee van 161 km met 'n stam van 3 km breed.

Die ontploffing het 'n krater van 1,9 km in deursnee en 50 m diep geskep waar Elugelab eens was.Die ontploffing en watergolwe van die ontploffing (sommige golwe tot 6 m hoog) het die toetseilande skoon van plantegroei gestroop, soos waargeneem deur 'n helikopteropname binne 60 minute na die toets, teen watter tyd die sampioenwolk en stoom weggewaai is. Radioaktiewe koraalrommel het op skepe geval wat 56 km weg was en die onmiddellike omgewing rondom die atol was erg besmet.

Naby die vuurbal is weerligontladings vinnig ontketen. Die hele ontploffing is deur die filmmakers van Lookout Mountain-ateljees gedokumenteer. 'n Naproduksie-ontploffingsklank is oorgeklank oor wat 'n heeltemal stille ontploffing was vanaf die uitkykpunt van die kamera, met die ontploffingsklankgolf wat eers later opgedaag het, soortgelyk aan donderweer, met die presiese tyd wat afhang van die afstand daarvan. Die film is ook vergesel deur kragtige, Wagner-tipe musiek wat op baie toetsfilms van daardie tydperk verskyn het en is deur die akteur Reed Hadley aangebied. 'n Privaat vertoning is gegee aan president Dwight D. Eisenhower wat president Harry S. Truman in Januarie 1953 opgevolg het.In 1954 is die film ná sensuur aan die publiek vrygestel en is dit op kommersiële televisiekanale vertoon.

Edward Teller, miskien die vurigste ondersteuner van die ontwikkeling van die waterstofbom, was in Berkeley, Kalifornië, ten tyde van die ontploffing. Hy het die eerste kennis ontvang dat die toets suksesvol was deur 'n seismograaf waar te neem, wat die skokgolf wat deur die aarde beweeg het vanaf die Stille Oseaan-proefgronde, geregistreer het. In sy memoires het Teller geskryf dat hy onmiddellik 'n ongeklassifiseerde telegram gestuur het aan dr. Elizabeth "Diz" Graves, die hoof van die kruisprojek wat tydens die skoot by Los Alamos oorgebly het. Die telegram het net die woorde "It's a boy" bevat, wat ure vroeër as enige ander woord van Enewetak gekom het.

 Wetenskaplike ontdekkings 
duimnael|Mike paddastoelwolk.
’n Uur nadat die bom ontplof het, het vlieëniers van die Amerikaanse lugmag vanaf Enewetak-eiland opgestyg om in die atoomwolk in te vlieg en monsters te neem. Vlieëniers moes ekstra lesings en vertonings monitor terwyl hulle "onder ongewone, gevaarlike en moeilike toestande vlieg" insluitend hitte, bestraling, onvoorspelbare winde en vlieënde puin. Die "Rooi Vlug"-leier, Virgil K. Meroney, het eerste in die stam van die ontploffing in gevlieg. Binne vyf minute het hy al die monsters versamel wat hy kon en die wolk verlaat. Volgende het Bob Hagan en Jimmy Robinson die wolk binnegegaan. Robinson het 'n gebied van erge onstuimigheid getref, begin tol en tuimel en skaars sy bewussyn behou. Hy het beheer oor sy vliegtuig op 6 100 meter herwin, maar die elektromagnetiese storm het sy instrumente ontwrig. In reën en swak sig, sonder werkende instrumente, kon Hagan en Robinson nie die KB-29-tenkervliegtuig vind om brandstof aan te vul nie. Hulle het probeer om terug te keer na die vliegveld by Enewetak. Hagan, sonder brandstof, het 'n suksesvolle motorlose landing op die aanloopbaan gemaak. Robinson se F-84 Thunderjet het neergestort en 5,6 km kort van die eiland gesink. Robinson se liggaam is nooit gevind nie.

Brandstoftenks op die vliegtuig se vlerke is aangepas om verbygaande puin op te skep en te filtreer. Die filters van die oorblywende vliegtuie is in lood verseël en na Los Alamos, Nieu-Mexiko gestuur vir ontleding. Die Mike-monsters was uiters moeilik om te hanteer weens radioaktiwiteit en besmetting met kalsiumkarbonaat. Wetenskaplikes by Los Alamos het spore van isotope plutonium-246 en plutonium-244 in die monsters gevind.

Al Ghiorso aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, het gespekuleer dat die filters ook atome kan bevat wat deur radioaktiewe verval in die voorspelde maar onontdekte elemente 99 en 100 getransformeer het. Ghiorso, Stanley Gerald Thompson en Glenn Seaborg het 'n halwe filtreerpapier uit die Ivy Mike-toets gekry. Hulle kon die bestaan van die elemente einsteinium en fermium opspoor, wat deur intense gekonsentreerde neutronvloed om die ontploffingsplek geproduseer is. Die ontdekking is etlike jare lank geheim gehou, maar die span het uiteindelik krediet gekry. In 1955 is die twee nuwe elemente ter ere van Albert Einstein en Enrico Fermi genoem.

 Verwante toetse 
'n Vereenvoudigde en ligter bomweergawe (die EC-16) is voorberei en geskeduleer om getoets te word tydens operasie Castle Yankee, as 'n rugsteun indien die nielaetemperatuur Shrimp-versmeltingtoestel (soos getoets in Castle Bravo) nie werk nie. Die toets is gekanselleer toe die Bravotoestel suksesvol getoets is, wat tot gevolg gehad het dat die laetemperatuurontwerpe verouderderd geraak het.

 Notas 

 Verwysings 

Kategorie:Kernfisika
Kategorie:Wapens