Svi smo u školi učili o Hirošimi na koju je bačena nuklearna bomba u kojoj je glavnu ulogu igrao uran, dok je za Nagasaki poznato da je bačena bomba bila na bazi plutonija. Obje bombe nastale su kao produkt ratnih istraživanja u Los Alamosu, koji je i nakon rata ostao središte vojnih i civilnih nuklearnih istraživanja u SAD-u nakon 2. svjetskog rata. Jedan od ostataka ratnih istraživanja bila je i kugla plutonija težine 6.2 kilograma nad kojom su vršeni eksperimenti dovođenja u stanje blisko kritičnosti, to jest početka lančane nuklearne reakcije koji su dobili ime “Škakljanje zmajeva repa” prema primjedbi jednog od znanstvenika, Richarda Feynmana.

Zašto su škakljali zmajev rep?

Poanta eksperimenata u sklopu “Škakljanja zmajeva repa” (Tickling the dragon’s tail) bila je dovođenje postojeće kugle plutonija u stanje blisko kritičnosti, to jest dobivanje dovoljnih količina neutrona kako bi se pokrenula reakcija fisije. Dok u nuklearnoj elektrani početne neutrone proizvodi i usmjerava izvor neutrona, a potom daljnje fisije potiču neutroni proizvodeni u reakcijama fisije i tako lančano, do lančane nuklearne reakcije može doći i u radioaktivnom materijalu kao što je obogaćeni uran ili plutonij. Dovoljno je, na primjer, da se pojavi kritična količina emitiranih neutrona pri energijama na kojima mogu izazvati reakcije fisije, da bi se dogodila lančana reakcija. Dođe li do takvih reakcija kritičnosti u nepredviđenim situacijama, zbog emisije neutronskog zračenja u opasnosti su osobe u krugu od više desetaka metara od mjesta nesreće, ali i oslobađanja radioaktivnog materijala i u tom slučaju govorimo o nesreći kritičnosti (criticality accident). No, zbog male gustoće fisijskog materijala dolazi do vrška (šiljka snage) koji se manifestira plavičastim bljeskom ioniziranog zraka (kojeg laici često zamjenjuju s Čerenkovljevom svjetlošću op.a.) i emisije toplinske energije. Nama najbliža takva nesreća dogodila se za vrijeme Jugoslavije u Institutu Boris Kidrić na teškovodnom reaktoru u Vinči kod Beograda, gdje je u nesreći kritičnosti 1958. godine poginula jedna osoba, a ranjeno petero djelatnika.

Poanta eksperimenata škakljanja zmajeva repa, bila je dakle dovođenje kugle plutonija u stanje blisko reakciji kritičnosti kako bi se proučavala svojstva materijala. Istraživanja su provođena tako da bi se kugle okružile materijalima koji reflektiraju neutrone koji bježe iz kugle zbog prirodnog raspada plutonija, nazad u kuglu. Takvi materijali nazivaju su neutronski reflektori, a u dva znamenita slučaja korišteni su tungstenov karbid i berilij. Ideja je bila vidjeti koliko je takvog materijala moguće naslagati oko kugle, da ne dođe do reakcije kritičnosti. No, u jeku eksperimenata dogodile su se dvije znamenite reakcije kritičnosti s istom kuglom plutonija u kojima je sveukupno od posljedica radijacije umrlo pet osoba. Nakon tih nesreća, spomenuta kugla je prozvana “ukletom”.

Reakcija kritičnosti Harryja K. Daghliana

Reakcija kritičnosti Harryja K. Daghliana dokazuje koliko je glupo zapravo ostajati raditi prekovremeno i umoran rukovati radioaktivnim materijalom. U eksperminetu u kojem je sudjelovao Harry K. Daghlian, oko kugle plutonija polako su se dodavale kocke tungstenova karbida, koji je korišten kao neutronski reflektor i ideja je bila da se s dodavanjem posljednje kocke postigne kontrolirana nuklearna reakcija u kojoj bi se kugla plutonija ponašala kao malen nuklearni reaktor. No, u večeri 21. kolovoza 1945. godine, g. Daghlian je nakon što su drugi znanstvenici otišli, ostao kasno raditi u laboratoriju i negdje u toku rada nehotice ispustio posljednju kocku tungstenova karbida. Do reakcije kritičnosti došlo je u trenutku, zrak u sobi zabljesnuo je plavičastim sjajem, a proizvedena toplina bila bi vjerojatno dovoljna da rastopi kuglu plutonija da nije ispuštena u trenutku kada je Harry K. Daghlian refleksno izbio kocku koju je nesretno ispustio. Umro je mjesec dana kasnije od posljedica teške radijacijske bolesti. Njegov prekovremeni rad i pojedinačan boravak u sobi u kojoj se trebao izvoditi eksperiment bili su kršenje sigurnosnih protokola.

Sjećaš li se kad smo odvijačem razdvajali polukugle?

Druga, poznatija reakcija kritičnosti, dogodila se u 21. svibnja 1946. godine tijekom eksperimenta kojeg je vodio Louis Slotin, a u kojem je kugla plutonija trebala biti zatvorena u dvije šuplje polukugle od berilija, neutronskog reflektora. U eksperimentu je donja polukugla već bila smještena oko plutonijeve jezgre, dok je gornju polukuglu kroz rupu na vrhu lijevim palcem i odvijačem u desnoj ruci Slotin držao odvojenom od plutonijeve jezgre. Originalno su šuplju gornju polukuglu odvojenom držali posebni držači i zapravo nije jasno zašto su bili uklonjeni i zašto je Slotin koristio odvijač. Sklapanje dviju šupljih polukugli oko plutonijeve jezgre značilo bi reakciju kritičnosti i upravo je to Slotinu i uspjelo kad je odvijač nehotice iskliznuo, a on palcem nije uspio zadržati polukuglu. S njim je u trenutku nesreće bilo u prostoriji još sedam promatrača, koji su posvjedočili da ju u trenutku spuštanja došlo do plavičastog bljeska i isijavanja topline. Kad je Slotin shvatio što se dogodilo, golim je rukama razdvojio dvije polukugle i prekinuo lančanu reakciju, no pri tome zadobio značajnu dozu zračenja od koje je umro deset dana kasnije. Iako je njegov čin žrtvovanja vlastitog života kako bi spasio ostale prisutne proglašen “herojskim činom”, ipak su osim njega još tri osobe umrle od posljedica radijacije, a kritike kako se nije držao sigurnosnih protokola, posebice što se tiče odvijača, taj herojski čin dodatno umanjuju.

Ukleta kugla ili nepridržavanje sigurnosnih mjera?

U oba slučaja do nuklearne nesreće došlo je zbog nepridržavanja sigurnosnih mjera, konkretno, petljanju oko rizičnog pokusa bez nazočnosti drugih znanstvenika, boravak u prostoriji u noćnim satima, improvizacije u tijeku pokusa. Općenito, manjak sigurnosne kulture i ljudski faktor glavni je uzrok većine nuklearnih nesreća. Nuklearna energija, u slučaju ispravnog korištenja sama po sebi nije opasna, ali improvizacije i nestručno rukovanje njome upravo su ono što je Feynman nazvao škakljanjem zmajeva repa, ili po naški, ‘zazivanje vraga. Iz tog razloga smatram da je kugla neopravdano nazvana “ukletom”, jer nije ona kriva, što se njome nestručno rukovalo… :-))

Resursi

• Wikipedia - Harry K. Daghlian, Jr.
• Wikipedia - Louis Slotin

Povezani članci

• Nastavljam ti priču o Toshibinom 4S brzom nuklearnom reaktoru… :-)
• Enercon E-126 - Trenutno najveća vjetroturbina na svijetu!
• Firefox i kitsune ili zašto se lisice odjednom ne boje vatre?
• Zašto gradnja europskog nuklearnog reaktora (EPR) u Finskoj toliko kasni?