Experiment RaLa

El experiment RaLa, o RaLa, va ser una série de proves durant i despuix del proyecte Manhattan dissenyat per a estudiar el comportament de la convergència de les onas de choc per a conseguir l'implosió esfèrica necessària per a la compressió del núcleu de plutoni del arma nuclear. L'experiment va utilisar cantitats significatives del isòtop radioactivo de curta duració lantano-140, una potent font de radiació gamma; RaLa és una contracció de Lantano Radiactiu (el seu acomode per les sigles en anglés Radioactive Lanthanum). El método va ser propost per Robert Serber i desenrollat per un equip dirigit pel físic experimental italià Bruno Rossi.

Les proves es varen realisar en esferes de lantano radiactiu d'1/8 de polzada (3,2 mm), igual a aproximadament 100 curies (3.7 TBq) i més tart 1000 Ci (37 TBq), localisat en el centre d'un dispositiu de simulació nuclear. Les lents explosives varen ser dissenyades principalment per a l'us d'esta série de proves. Aproximadament unes 254 proves es varen portar a terme entre setembre de 1944 i març de 1962. En la seua història del proyecte Els Àlbers, David Hawkins va escriure: "RaLa es va convertir en l'experiment més important respecte al disseny final de la bomba."

Preparacions de l'experiment

Montage experimental per al dispar RaLa. 78 el 13 de maig de 1947, en Bayo Canyon. Cada caixa rectangular conté huit cámara cilíndriques ràpides.

L'experiment va ser sugerit l'1 de novembre de 1943 per Robert Serber. L'idea era medir la simetria espacial i temporal de la compressió explosiva d'una esfera de metal. La prova medix els canvis d'absorció de rajos gamma en el metal de l'esfera somesa a compressió. La font de rajos gamma es troba en el centre d'una esfera de metal. L'aument de gruixa (capes huecas) i la densitat (esferes sòlides) com la compressió progressiva es va detectar com una disminució de l'intensitat dels rajos gamma fòra de l'esfera; els explosius de densitat més baixa no varen absorbir suficient radiació gamma per a interferir en l'experiment. Els rajos gamma varen tindre que ser intensos i de l'energia corresponent. Energia massa baixa, i seria totalment absorbit en el metal circumdant; massa alta i la diferència de l'atenuació durant l'implosió seria massa baixa per a ser pràctica. Els detectors tenien que proporcionar una alta velocitat i àrea gran; cámara ràpides, despuix en fase de desenroll, eren els únics dispositius disponibles en eixe llavors que complia els requisits.

El Lantano-140 va ser elegit per a tindre l'energia del raig gamma emés correctament (1,60 megaelectronvolts (MeV), en fracció de 0,49 MeV) i una intensitat de radiació suficient per a proporcionar la senyal satisfactòria de les cámara, en combinació en una ràpida desintegració radiactiva en l'estable ceri-140 (reduint el risc de radiació per als operadors despuix d'un periodo de vàries vides miges). També eren potencialment disponibles en grans cantitats degut a que la seua nucleido predecessor de bari-140 és un producte de la fissió del urani en abundància. Com a conseqüència, les mostres de lantano-140 contenien chicotetes cantitats de bari-140, el cesi-140 i, especialment, d'estronci-90, que encara presenta un problema de contaminació radiactiva en l'àrea de les proves. El lantano-140 té una activitat específica de 5,57 × 105 Ci / g (20,6 PBq / g); una font d'1,000 Ci (37 TBq) La-140 per tant, és igual a aproximadament 1,8 mg de lantano.

Una mostra de radiolantano, es va precipitar en una punta d'un con menut, seguit per un enchufe, va ser reduït en el centre de l'esfera de metal montat en un dispositiu semblat a una canya de peixcar. El con i l'enchufe es varen unir en el centre metàlic del conjunt, formant una esfera de metal. Una secció de la lent explosiva després va ser tornat al seu lloc per damunt de l'esfera. Vàries, normalment quatre, cámara es troben al voltant de la preparació experimental. Immediatament despuix de la detonació que generen senyals que es mostren en els osciloscopis en un refugi a prova d'explosions o d'un laboratori mòvil en un tanc, a 150 peus (45,72 m) de distància, i els rastres de l'osciloscopi gravats en cambres. Una medició de calibración es realisa abans i despuix de cada prova. Les cámara i les seues preamplificadores eren destruïts durant l'explosió, pero el seu disseny simple permet la seua producció en cantitats suficients.

Les cámara eren cilíndrica, de 2 Polzades (51 mm) de diàmetro, 30 Polzades (760 mm) de llarc, en un aram a lo llarc de l'eix llongitudinal. Estaven reblixes d'una mescla d'argón i diòxit de carbono en un 4,5 (460 kPa). Huit cambres es disponen en una font i conectats en paralel; quatre fonts es troben en un tetraedre al voltant del conjunt experimental, la gravació de la radiació gamma al voltant de l'esfera, lo suficientment prop per a donar una senyal i lo suficientment llunt per a no ser destruït per l'explosió ans que pogueren registrar l'informació requerida. L'iniciació dels explosius es va realisar inicialment per un sistema Primacord multipunto. Els resultats varen ser erráticos, ya que les detonació no es varen sincronisar suficientment. Es varen obtindre molts millors despuix de febrer de 1945, quan va estar disponible l'explosió de detonadors-fil pont, desenrollat pel grup G-7 de Luis Álvarez,.

Com el plutoni no estava disponible, es va substituir per material en propietats mecàniques similars. L'urani empobrit, no era òptim per la seua opacitat de la radiació; ferro, coure i cadmi eren atres opcions. El cadmi va ser l'elecció per a la majoria de les proves. El primer dispar es va realisar en una maqueta de ferro del núcleu de plutoni.

La senyal resultant era una immersió ràpida, que correspon a la compressió de l'esfera de cadmi, seguit d'un aument més llent, corresponent a la descompressió i despuix de la dispersió de l'esfera i el lantano. Les diferències entre els quatre rastres en la pantalla del osciloscopi, cada u que indica la compressió mija en la direcció del detector, va permetre evaluar la precisió de la sincronisació requerida dels detonadors.

La font RaLa eren molt radioactiva. Devia ser baixada a l'aparat de prova per mig d'una vareta llarga un 10 peus (3.048 m). Les proves es varen observar inicialment a partir d'un tanc sagellat Sherman M4; el laboratori mòvil consistia en dos tancs. Cada experiment se supon que contaminava un àrea d'aproximadament 3000 m² (32,000 sq ft) per al voltant d'un any i mig. Quan el radi bari va ser retirat de la radiolantano, els nivells de contaminació a curt determini varen resultar ser insignificant. Els tancs varen ser reemplaçats en refugis fixos. Un dels tancs va ser després chapado en plom, sagellats, equipat en suministrament d'aire autònom, i es va utilisar para la pren de mostres de productes de fissió en les enrunes despuix de l'explosió en la prova de Trinity. Les fonts plantejaven un risc considerable d'exposició a la radiació; la taxa d'exposició d'un 1000 Ci:(37 TBq) font a 1 metro (3 peus) va ser d'1.130 R / h 11.000 R / h a un peu (0,3048 m). Fonts en les activitats fins a 2300 Ci (85 TBq) es varen utilisar en algunes proves.

Seguritat radiològica

El sistema de manipulació a distància de les mostres tenia defectes; va prendre prop de sis mesos per a descobrir-los tots. Els químics, que operaven en les mescles de productes de fissió en lots que alcança fins a 2300 Ci (85 TBq) cada u, varen ser exposts en freqüència (accidentalment) a altes dosis de radiació indesijables. El grup al moment de manejar per ells mateixos els experiments va ser menys perillós; operaven en estreta coordinació en el Grup de Salut, que estava a càrrec d'assegurar que l'exposició de radiació de les persones involucrades era tolerable. La contaminació radiactiva plantejava un problema. Les persones que treballen en el Canó Bayo varen tindre que canviar-se la seua roba i prendre una ducha despuix del treball. A voltes encara activen els detectors en portes de seguritat.

Manipulació a distància d'un 1000 Ci (37 TBq). Font de radi de lantano per a l'experiment RaLa en Els Àlbers

Els experiments es varen realisar en el Canó Bayo en un lloc designat TA-10 ("Àrea Tècnica 10") (pero més comunament es coneix com el Canó del lloc Bayo) en el comtat dels Àlbers i prop de la frontera en el comtat de Santa Fe, al norest dels Àlbers. El lloc tenia vàries estructures reparades. El lantano-140 es va aïllar en un edifici de ràdio química, TA-10-1. Hi havia quatre llocs de cocció. Els instruments per a la cocció dels explosius i el registre de les senyes es troben en dos edificis de control de detonació (TA-TA-10-13 i 10-15).

Grans cantitats de lantano radiactiu varen ser dispersats per les explosions; 254 proves es varen realisar entre 1944 i 1961. En 1948 dos treballadors varen rebre cremades per radiació. Els experiments es varen portar a terme per lo general quan el vent bufava cap al nort, pero de tant en tant el vent canviaven de direcció en la matinada. En 1949 i 1950, la pluja radiactiva de les proves va ser volat sobre algunes parts de la zona de vivendes i un carrer; els nivells de radiació en la carretera ocasionalment varen alcançar 5-10 mR / h, i la carretera va tindre que ser tancada per un temps.

Cada prova va donar a conéixer un penacho de lantano radiactiu dispersat. Tres proves en 1950 es varen documentar a on la radiació lliberada va ser rastrada per un avió B-17. En una ocasió, va ser detectada radiació sobre una ciutat 17 milles (27,36 km) a favor del vent. Estes proves varen ser concurrente en les proves RaLa, i el seu objectiu era el desenroll dels detectors d'aire per al seguiment d'aire racha dels ensajos nuclears. El tamany i l'altura del núvol radiactiu es va determinar per la cantitat d'explosiu utilisat. Durant les primeres 125 proves entre 1944 i 1949, la meteorologia i el seguiment de seqüeles eren rars, pero entre 1950-1954 s'introduirà gradualment un control més rigorós, i va ser exhaustiu despuix. Segons els informes, un núvol va ser rastrejat fins a 70 Milles (112,6 km) a favor del vent, en Watrous, Nou Mèxic.