هسته‌ی اهریمن

در تاریخ پژوهش‌های اتمی، معدود داستان‌هایی به اندازه‌ی داستان هسته‌ی شیطان هم‌زمان هم هیجان‌انگیز و هم عبرت‌آموز هستند. این کره‌ی پلوتونیومی که برای یکی از ویرانگرترین سلاح‌های تاریخ ساخته شده بود، نه‌تنها نمادی از اوج جاه‌طلبی بشر در عرصه‌ی اتمی است، بلکه یادآور بهای سنگینی است که انسان برای دستیابی به چنین قدرتی پرداخته است.

هسته‌ی شیطان چیست؟ هسته‌ی شیطان یک هسته‌ی پلوتونیومی بود که در ابتدا قرار بود قلب سومین بمب اتمی ساخته‌شده توسط ایالات متحده در طول جنگ جهانی دوم باشد. با نزدیک شدن جنگ به نقطه‌ی اوج خود، ایالات متحده دو بمب اتمی را روی ژاپن انداخت یکی بر هیروشیما و دیگری بر ناگازاکی تا به سرعت به درگیری پایان دهد. در سایه‌ی این رویدادهای بزرگ، آماده‌سازی‌ها برای یک حمله‌ی سوم احتمالی در جریان بود. هسته‌ی پلوتونیومی که بعدها به طور بدنامی با نام «هسته‌ی شیطان» شناخته شد، قرار بود نیروی این سومین سلاح هسته‌ای را تأمین کند. هدف از ساخت آن روشن بود: اگر ژاپن پس از ویرانی‌های هیروشیما و ناگازاکی تسلیم نمی‌شد، ایالات متحده آماده بود سومین بمب اتمی را برای وادار کردن ژاپن به تسلیم پرتاب کند. اما تاریخ مسیر دیگری را پیمود. تسلیم ژاپن پس از دو بمباران اتمی باعث شد مونتاژ و استفاده از این بمب سوم که می‌توانست فاجعه‌ای دیگر رقم بزند، لغو شود. در نتیجه، «هسته‌ی شیطان» هرگز برای هدف اولیه‌اش استفاده نشد و در آزمایشگاه ملی لس‌آلاموس باقی ماند؛ جایی که از یک سلاح جنگی به موضوعی برای پژوهش علمی تبدیل شد. با وجود حالت غیرفعال خود، این هسته به دلیل جرم بحرانی‌اش — مقدار دقیقی از پلوتونیوم که قادر به حفظ یک واکنش زنجیره‌ای شکافت هسته‌ای است — همچنان خطرناک باقی ماند. این توان بالقوه برای آزادسازی انرژی بی‌سابقه، هسته‌ی شیطان را به شیئی بدل کرد که هم موجب شگفتی و هم وحشت بود، و زمینه‌ساز مجموعه‌ای از رویدادها شد که تعادل شکننده میان جاه‌طلبی علمی و جان انسان را آشکار ساخت.

هری داگلیان کی بود؟ هری داگلیان فیزیکدان آمریکایی‌ای بود که در خط مقدم پژوهش اتمی ایالات متحده و پروژهٔ منهتن قرار داشت. او به‌طور ناخواسته تبدیل به شاهد زندهٔ خطر کار با مواد رادیواکتیو شد. در تابستان ۱۹۴۵، در محدودهٔ آزمایشگاه لس‌آلاموس، داگلیان درگیر یک آزمایش بحرانی برای سنجش حدود شکافت هسته‌ای بود. وظیفه‌اش شامل ساختن یک بازتاب‌دهندهٔ نوترون دور هستهٔ شیطان برای اندازه‌گیری نزدیک شدن آن به حالت بحرانی (نقطه‌ای که در آن واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای خودپایدار می‌شود) بود. رویکرد دقیق داگلیان او را وا داشت تا لایه‌هایی از آجرهای کاربید تنگستن را به دور هستهٔ پلوتونیومی کنار هم بچیند. او پنج لایه از آجرها را ساخته بود و در آستانهٔ گذاشتن آخرین آجر در مرکز کار بود که دستگاه پایشگرش هشدار داد هسته ممکن است فوق بحرانی شود. مونتاژ به‌طرز خطرناکی نزدیک به رسیدن به جرم بحرانی بود. در واکنش به هشدار، داگلیان تلاش کرد آجر را بیرون بکشد تا آزمایش را متوقف کند و مانع از بحرانی شدن هسته شود. اما دستش لغزید و آجر را به‌طور تصادفی روی هسته انداخت. این اتفاق واکنش بحرانی فوری را برانگیخت که با یک چشمک نور آبی و انفجار گرما همراه بود.

داگلیان چگونه جان باخت؟ در آن لحظه، پلوتونیوم داگلیان را با دوز مرگبار تابش رادیواکتیو مواجه کرد و نبردی دردناک با بیماری پرتوزایی آغاز شد. با وجود تلاش‌های بی‌وقفهٔ پزشکان، وضعیت داگلیان به سرعت رو به وخامت گذاشت و نهایتاً ۲۵ روز بعد بر اثر بیماری ناشی از تابش جان باخت. مرگ تراژدیک او خطرات عمیق دوران اتمی را برجسته کرد و یادآور تلخی از قدرت مواد رادیواکتیوی بود که انسان‌ها رها کرده بودند.

«بحرانی» یعنی چه؟ اصطلاح «بحرانی» به وضعیتی اشاره دارد که در آن یک واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای به‌صورت خودپایدار درمی‌آید. این وضعیت زمانی حاصل می‌شود که جرم مادهٔ شکافت‌پذیر، مانند پلوتونیوم یا اورانیوم، به نقطه‌ای برسد که هر رویداد شکافت هسته‌ای تعداد کافی نوترون آزاد کند تا سری واکنش‌ها به‌طور پیوسته ادامه یابد. رسیدن به جرم بحرانی لزوماً به‌معنای وقوع انفجار هسته‌ای قریب‌الوقوع نیست؛ بلکه نشان می‌دهد ماده به تعادل حساسی بین تولید نوترون و جذب آن دست یافته است. در شرایط کنترل‌شده، مثل راکتور هسته‌ای، حفظ وضعیت بحرانی اجازه می‌دهد انرژی به‌صورت پیوسته و قابل استفاده آزاد شود — مثلاً برای تولید برق. در مقابل، در زمینهٔ سلاح‌های اتمی، عبور از وضعیت بحرانی — ورود به حالتِ «فرا‌بحرانی» — عمداً دنبال می‌شود تا یک واکنش زنجیره‌ای سریع و خارج از کنترل آغاز شود و در نتیجه انفجاری هسته‌ای ویرانگر رخ دهد.

بازی با اژدهای خفته با وجود از دست دادن تراژدیک هری داگلیان، دانشمندان در لوس آلاموس به آزمایش‌ها روی هسته ادامه دادند. لوییس اسلوتین، یک فیزیکدان کانادایی که به مهارت و اعتمادبه‌نفسش در کار با مواد رادیواکتیو معروف بود، نفر بعدی شد که مرزهای فیزیک هسته‌ای را به چالش کشید. اسلوتین به اجرای یک آزمایش بحرانی مشهور بود که در آن هستهٔ پلوتونیوم را تا آستانهٔ رسیدن به وضعیت بحرانی می‌رساند — اساساً تلاش می‌کرد تا حتی نزدیک‌تر به لبهٔ آغاز یک واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای خارج از کنترل شود. در این آزمایش از دو نیم‌کرهٔ فلزی با پوشش بریلیم استفاده می‌شد که می‌توانستند نزدیک به هستهٔ شیطانی قرار گیرند و نوترون‌ها را به آن بازتاب دهند و هسته را به سمت بحرانی شدن سوق دهند. لحظهٔ بحرانی این فرآیند زمانی بود که اسلوتین، با استفاده از تنها یک پیچ‌گوشتی، نیم‌کره‌ها را به‌گونه‌ای فاصله داد تا کامل بر هستهٔ پلوتونیوم بسته نشوند: فرآیندی خطرناک که به آن «قلقلک دادن دم اژدهای خفته» گفته می‌شد. در ۲۱ می ۱۹۴۶، اسلوتین این آزمایش خطرناک را برای آلوین گریوز، جانشین مورد نظرش، و دیگر دانشمندان حاضر در اتاق نشان می‌داد. هنگام اجرای آزمایش، لغزش دستش باعث شد نیم‌کره‌های فلزی بسته شوند و هسته بلافاصله به نقطهٔ بحرانی برسد. اتاق با یک جرقهٔ آبی دیگر و انفجاری از گرما فرا گرفته شد، که نشان‌دهندهٔ آزاد شدن شدید تابش نوترونی بود. با اینکه اسلوتین سریع واکنش نشان داد و نیم‌کره‌ها را جدا کرد تا واکنش متوقف شود، آسیب رخ داده بود. دیگران حاضر در اتاق با درجات مختلفی از تابش زنده ماندند، اما اسلوتین چنین خوش‌شانس نبود. او دچار دوز عظیمی از مسمومیت رادیواکتیو شد و ۹ روز بعد درگذشت، و دومین قربانی هستهٔ شیطانی شد.

چند نفر از هستهٔ شیطانی جان باختند؟ هستهٔ شیطانی، محصول تلاش‌های شدید و پیشگامانه پروژه منهتن برای بهره‌برداری از انرژی اتمی، جان دو فیزیکدان را گرفت. قربانیان ناخواسته، هری داگلیان و لوییس اسلوتین، در حوادث مرگباری دچار سندرم حاد پرتویی شدند که به مرگشان انجامید، وضعیتی که به نام بیماری ناشی از تابش نیز شناخته می‌شود. مرگ داگلیان و اسلوتین یادآور شدیدی از خطرات ذاتی کار با مواد رادیواکتیو بود و توسعهٔ تدابیر ایمنی دقیق‌تر را به پیش انداخت. در پاسخ به این حوادث، پروتکل‌های ایمنی تقویت‌شده‌ای شامل تکنیک‌های کار از راه دور و اجرای دستورالعمل‌های سختگیرانهٔ ایمنی بحرانی اتخاذ شد تا از تکرار چنین مرگ‌هایی جلوگیری شود. بنابراین، هرچند هستهٔ شیطانی مستقیماً باعث مرگ دو نفر شد، میراث آن موجب پیشرفت‌های قابل توجهی در حوزهٔ ایمنی هسته‌ای گردید و در نهایت جان شمار زیادی از افراد را در سال‌های بعدی تحقیق و تولید انرژی اتمی حفظ کرد.

آیا هستهٔ شیطانی هنوز وجود دارد؟ سرنوشت هستهٔ شیطانی، پس از تاریخچه‌ای کوتاه اما تأثیرگذار، این بود که ذوب شده و برای آزمایش‌های بعدی به هسته‌های جدید بازیافت شود. پس از دومین حادثه و مرگ لوییس اسلوتین، آزمایشگاه تغییراتی در روش برخورد با ایمنی هسته‌ای اعمال کرد. با توجه به پیامدهای وخیم آزمایش‌های بحرانی با تماس مستقیم، در لاس‌آلاموس هرگز اجازه داده نشد که دانشمندانش دوباره با چنین تماس خطرناکی مواجه شوند. در پی این اصلاحات، آزمایش‌های بحرانی در لاس‌آلاموس به‌صورت راه دور انجام شد و دانشمندان تقریباً یک چهارم مایل از مواد رادیواکتیو فاصله داشتند تا ایمنی آن‌ها تضمین شود. این تغییر نه تنها بازتاب احترام تازه‌ای به قدرت و خطر مواد هسته‌ای بود، بلکه الگویی برای تحقیقات هسته‌ای در سراسر جهان ایجاد کرد. از آنجا که ایالات متحده پس از بمباران هیروشیما و ناگازاکی هیچ سلاح هسته‌ای دیگری استفاده نکرده است، هسته‌های جدید ساخته‌شده از هستهٔ شیطانی تاکنون بلااستفاده باقی مانده‌اند.