ZPĚT

Operace Ivy

Rok 1952
Počet testů 2
Nejsilnější test 10,4 megatuny
Nejslabší test 500 kilotun

Po prvním sovětském jaderném testu byl kladen důraz na vývoj nových a účinnějších jaderných bomb. Další událostí, která to ovlivnila, bylo odhalení špionáže Klause Fuchse. Klaus Fuchs vyzradil informace o jaderné bombě, které získal v Los Alamos, Sovětskému svazu. Obě testované bomby v operaci Ivy byly silnější, než bomby testované v dřívějších operacích. Do té doby byl nejsilnější test George v operaci Greenhouse (225 kilotun). Oba testy mají prvenství. Test Mike byla první termonukleární bomba používající Teller-Ulamovu koncepci. Test King byla zase nejsilnější pouze štěpná jaderná bomba. Do operace bylo zapojeno 11650 osob.

 

 Mike

 

Jméno Mike bylo podle písmena M v armádní a námořní fonetické abecedě používané mezi lety 1942 a 1956 (stejně jako většina předcházejících testů). Písmeno M bylo zvoleno podle slova megatuna. Byla to dvostupňová termonukleární bomba. Jméno vlastního zařízení bylo "Sausage" - klobása. 

Bomba nebyla projektována jako zbraň, jednalo se o experiment, který měl prověřit možnost sestrojení bomb o síle několik megatun. Použití jako zbraň bránila velká hmotnost, problémy by způsobovalo taky použití kryogenického deuteria jako termonukleárního paliva. Bomba byla velmi konzervativní, aby se minimalizovalo riziko neúspěchu. Mimo jiné kvůli tomu celá soustava včetně kryogenického zařízení vážila 73,8 tuny (či se udává 82 "short tons"). Vlastní bomba (Sausage) vážila 54 "short tons" (cca 48 - 49 tun), což z ní dělalo pravděpodobně nejtěžší bombu, která kdy byla vyrobena. Na rozdíl od pozdějších bomb používala již zmiňované kryogenické deuterium, od kterého bylo u pozdějších testů upuštěno. Deuterium muselo být chlazeno na velmi nízkou teplotu - k tomu sloužila Dewarova nádoba. Teplota chlazeného deuteria v zařízení Sausage byla 20,4 K (to je -253 stupňů Celsia).

Velkou zásluhu na bombě měl Edward Teller. Bomba měla taky přezdívku "Velká bomba doktora Tellera". Vlastní bombu designoval Richard Lawrence Garwin, student Enrica Fermiho.

Bomba byla velmi rozměrná. Měla výšku 20 stop (6,19 metru) a průměr 2,03 metru (6 stop a 8 palců).

Primární část byla bomba TX-5, která byla posílená termonukleární fúzí. Síla primární části byla pravděpodobně kolem 50 kilotun TNT. Implozní systém byl iniciován z 92 bodů. Podobná bomba byla testována v Operaci Greenhouse. Iniciace z 92 bodů mohla zmenšit rozměry bomby.

Fúzní palivo bylo deuterium chlazené v Dewarově nádobě, v jeho středu byla dutá plutoniová tyč, která sloužila k zapálení termonukleární fúze (spark plug). Okolo deuteria byl stlačovač sekundární části z přírodního uranu. Ten vážil 4,5 tuny a z jeho štěpení neutrony z fúze pocházela většina síly bomby. Mezi ním a deuteriem byla pravděpodobně mezera pro uplatnění efektu dopadu kladiva na hřebík. Na vrcholu sekundární části (část sekundární části u primární bomby) byl štít, který bránil předehřívání paliva, což by mělo za následek nízkou kompresi. Sekundární část měla za klidových podmínek průměr 100 cm, část s fúzním palivem měla průměr 60 cm. Sekundární část byla v okamžik nejvyšší komprese stlačena na průměr pouhých 12 centimetrů. Plutoniová tyč ve středu sekundární části měla průměr půl centimetru, fúzní palivo bylo stlačeno na průměr 3,5 cm. Deuterium bylo stlačeno na třistanásobek své hustoty v pevném skupenství. Plutonium ve středu sekundární části bylo stlačeno na šestnáctinásobek a uran ve stlačovači na osminásobek svých původních hustot. Je odhadováno, že bylo použito 840 litrů tekutého deuteria (120 kilogramů).

Toto bylo uloženo v ocelovém obalu bomby o tloušťce stěn 10 palců až 1 stopa (přibližně 25-30 cm). Pozdější bomby ho měly vyrobený z hliníku. Vnitřní část (či jen její část u sekundární části) byla vyvložkována olovem. To sloužilo jako materiál k přenesení energie uložené v záření na stlačovač v sekundární části.

Vnitřek bomby byl vyplněn pravděpodobně polyethylenem, kterým mohlo snadno procházet záření z primární na sekundární část.  

Z bomby vedly trubice (tzv. light pipes, viz Obrázek 1), tyto trubice tam byly, aby bylo přeneseno záření z primární a sekundární části k měřicím přístrojům, a to před tím, než došlo detonací ke zničení. Od bomby vedla 9000 stop (2743 metrů) dlouhá "krabice" o průřezu 0,8 metru čtverečního z překližky a obalená hliníkem - tzv. Krause Ogle box - spojující ostrovy Elugelab, Teiter, Bogairikk a Bogon. Tato krabice byla naplněna balonety s heliem. Tato krabice přenášela gama záření a neutronovou radiaci z místa výbuchu k měřicím přístrojům v lidmi neobsazeném bunkru na ostrově Bogon pouze s malou absorpcí.

Zlehčená a zjednodušená verze bomby (EC-16) byla připravena v operaci Castle pro případ, že Bravo používající deuterid lithný (suché palivo) nebude fungovat, nicméně fungovalo, a proto se test zrušil.

Do operace bylo zapojeno 9350 vojenských a 2300 civilních osob.

 

Obrázek 1 - Sausage s měřicími přístroji a s kryogenickým zařízením na zemi (vlastní bomba byla uložena v budově z vlnitého hliníkového plechu, která je též na obrázku).

Bomba detonovala 1. listopadu 1952 v 7:15 minut se sílou 10,4 - 12 megatun na ostrově Elugelab ("Flora"). Vytvořila ohnivou kouli o průměru asi 3 kilometry. Hřibovitý oblak dosáhl během 90 vteřin 17 kilometrů, minutu poté to bylo již 33 kilometrů. Pak se zastavila na 37 kilometrech a šířce hřibu 161 kilometrů. Výbuch vytvořil kráter o průměru 1,9 kilometru a hloubce 50 metrů. Silný neutronový tok během detonace vytvořil 2 nové prvky - einsteinium a fermium. Exploze prakticky vymazala ostrov Elugelab z mapy. V kráteru od testu bomby Ivy Mike byl v roce 1954 jako část operace Castle odpálen test Nectar, který měl ekvivalent 1,69 megatuny TNT.

 

Tabulka 1 - Závislost průměru ohnivé koule na čase u testu Mike

Čas (ms) Průměr ohnivé koule (m)
1 311
2 402
5 573
10 728
20 941
50 1320
70 1492
100 1721
150 2024
200 2271
250 2482

Obrázek 2 - Vývoj hřibovitého oblaku u testu Mike

 

Test byl třetí (pokud počítáme 12 megatun) či čtvrtou (pokud počítáme 10,4 megatun) největší explozí provedenou USA. 74 % síly exploze pocházelo ze štěpení obalu sekundární části (tamperu) neutrony z fúze. Z fúze deuterium-deuterium pocházelo 2,4 megatuny (23 %). Ze štěpení plutonia ve středu sekundární části pak 300 kilotun (cca 3 %).

Edward Teller v okamžik exploze byl v Berkeley (v Kalifornii) a sledoval seismometr, aby zjistil, zdali je test úspěšný. Ihned po zpozorování seismické vlny způsobené testem poslal telegram doktorovi Elizabethu Gravesovi. Telegram obsahoval pouze slova "Je to chlapeček" ("It´s a boy."). Tento telegram přišel mnohem dříve než jakékoliv zprávy z atolu Enewetak. Při testu bomby Mike došlo ke ztrátě letounu F-86G Sabre (sériové číslo 51-1040), který byl na misi za účelem sběru vzorků. V tu dobu letěly dva letouny na misi ohledně sběru vzorků z "nohy" hřibovitého oblaku. Nicméně v důsledku elektromagnetických účinků výbuchu došlo k přerušení rádiového spojení letounů s okolím. Jakmile se posádkám podařilo zachytit signál, měly letouny příliš málo paliva. Zatímco jeden letoun těsně doletěl a tvrdě přistál, druhý letoun a jeho pilot Jimmy P. Robinson nebyli nikdy nalezeni. Exploze byla zaznamenána filmaři ze studia Lookout Mountain. Toto studio tradičně zaznamenávalo testy jaderných a termojaderných bomb provedené USA.

 

Obrázek 3 - Detonace bomby Ivy Mike

 

 King

Písmeno K znamenalo "kilotuna". Bomba Ivy King byla prototypem bomby Mk-18, která měla zkratku SOB, což znamenalo Super Oralloy Bomb, v českém překladu "Superbomba z vysoce obohaceného uranu". Bomba byla designována jako tenkostěnné duté jádro z vysoce obohaceného uranu, které mělo hmotnost asi 60 kilogramů, kolem kterého byla vystva z přírodního uranu, který fungoval jako odražeč neutronů a obal jádra (tamper). Uvedené množství reflektovaného uranu odpovídá přibližně čtyřem kritickým množstvím, nicméně před detonací byla v podkritické konfigurace (tenká stěna). Většina komponentů pocházela z bomby Mk-6D, používala však 92-bodově iniciovanou implozi vyvinutou pro bombu Mk-13. Náhodná detonace výbušnin by dostala uran do nadkritičnosti a bomba by mohla explodovat se sílou několik desítek kilotun. Proto tu bylo potřeba zajistit bezpečnost. To bylo pomocí řetězu z boru a hliníku, který byl před detonací vyjmut. Bor zde fungoval jako látka pohlcující neutrony a nehrozila zde nehoda s kritickým množstvím. Bombu designoval známý konstruktér jaderných bomb a později aktivista pro jaderné odzbrojování Ted Taylor.

U těchto větších bomb je lepší obohacený uran nežli plutonium, protože má nižší míru spontánního štěpení, mnohem nižší. Pokud by bylo použito plutonium, byla by hodnota spontánního štěpení o dost vyšší, protože by tam bylo moc štěpného materiálu, ve kterém by často probíhalo spontánní štěpení, tato hodnota by byla až moc vysoká na velkou bombu. Pro eliminaci tohoto problému by muselo být použito kvalitní plutonium (málo Pu-240). Je známé, že Francie v době, kdy neměli obohacený uran, používali hlavice s plutoniem, které měly kvalitní plutonium a sílu asi 120 kilotun. Stejně je ale pro tyto velké bomby lepší obohacený uran.

Bomba byla svržena z bombardéru B-36H a detonovala ve výšce 450 metrů 610 metrů severně od ostrova Runit na atolu Enewetak. Síla exploze byla 500 kilotun TNT. Hřibovitý oblak dosáhl výšky 23 kilometrů.

Tabulka 2 - Závislost průměru ohnivé koule na čase u testu King

Čas (ms) Průměr (m)
1 155
2 195
5 266
10 342
20 441
40 567
60 679
70 722

Video testu King (je tam vidět, jak vypadala vlastní bomba):

Obrázek 4 - Ivy King

 

Zdroje:

 

http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Ivy.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Ivy_Mike

https://en.wikipedia.org/wiki/Ivy_King

https://www.pacificwrecks.com/aircraft/f-86/51-1040.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Operation_Ivy

Andre Gsponer, Jean-Pierre Hurni, Independent Scientific Research Institute Box30,CH-1211Geneva-12,Switzerland, 20. leden 2009

http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/363641.pdf