Az Operation Castle egy nagy hozamú (nagy energiájú) nukleáris kísérletsorozat volt az Egyesült Államokban, amelyeket a Joint Task Force 7 (JTF-7) végzett a Bikini Atollon , 1954 márciusától. Az Upshot-Knothole hadműveletet követte , és megelőzte a Kettle hadműveletet.
Az Atomenergia Bizottság (AEC) és a Védelmi Minisztérium (DoD) közös vállalkozásaként végrehajtott hadművelet végső célja egy repülőgép által szállított termonukleáris fegyver tervének tesztelése volt. Minden tesztelt eszközt, amelyek súlya változó volt, úgy tervezték, hogy ledobják a repülőgépről. A ballisztikus tokot, lamellákat és gyújtórendszereket azonban rögzíteni kell. [egy]
A kormány tisztviselői sikeresnek tartották a Castle hadműveletet, mivel bebizonyította, hogy a termonukleáris fegyverekhez "száraz" üzemanyag-konstrukciók használhatók . Egyes tesztek technikai nehézségekbe ütköztek, az egyik eszköz a vártnál jóval kevesebbet adott ("sziszegés"), míg két másik bomba a vártnál több mint kétszeres eredménnyel robbant fel. Az egyik teszt, a Bravo kastély, kiterjedt radiológiai szennyeződést eredményezett. A csapadék a közeli szigeteket érintette, beleértve az ott állomásozó lakosokat és amerikai katonákat, valamint egy közeli japán halászhajót (Daigo Fukuryū Maru), ami egy halálos áldozatot követelt, és többen egészségügyi problémákat is okoztak. A kísérletekre adott közvélemény reakcióját és a nukleáris kihullás hosszú távú hatásaira való figyelemfelkeltést az 1963-as részleges kísérleti tilalomról szóló szerződés motivációjának tulajdonítják.
A Bikini Atoll korábban nukleáris kísérleteknek adott otthont 1946-ban a Crossroads hadművelet részeként , amelynek során a világ negyedik és ötödik atomfegyverét robbantották fel a Bikini-lagúnában . Azóta az amerikai nukleáris fegyverek tesztelése az Enewetak Atollra költözött, hogy kihasználják az általában nagyobb szigeteket és mélyebb vizeket. Mindkét atoll az amerikai Csendes-óceáni vonulat része volt.
A Castle-fegyverek rendkívül magas teljesítménye aggodalmat keltett az AEC-n belül, hogy az Enewetakon már telepített korlátozott infrastruktúra esetleges károsodása késlelteti a többi műveletet. Ezenkívül a Castle fegyverkrátere várhatóan hasonló lesz az Ivy Mike kráteréhez, egy 10,4 megatonnás TNT-készülékhez, amelyet 1952-ben Enewetaknál teszteltek , és egy körülbelül 1,6 km átmérőjű krátert hagyott hátra a helyszínre. elpusztult Elugelab tesztsziget [2] .
Az Ivy Mike teszt volt a világ első „hidrobombája”, amely teljes körű termonukleáris robbanást produkált. Az "Ivy Mike" eszköz folyékony deutériumot , a hidrogén izotópját használta, így "nedves" bomba lett. A folyékony deutérium kriogén hőmérsékleten való tárolásához szükséges összetett Dewar-mechanizmusok miatt a háromemeletes házhoz hasonló magas és 82 tonnás eszköz túl nehéz és nehézkes volt ahhoz, hogy fegyverként használhassák [3] . Ivy Mike sikere ennek bizonyítéka. Az elgondolás szerint Teller-Ulam bombák kutatásba kezdtek a "száraz" üzemanyagok felhasználásával gyakorlati termonukleáris fegyverek létrehozására, hogy az Egyesült Államok megkezdhesse a termonukleáris fegyverek tömeggyártását és bevetését. A végeredmény lítium-deuteridot tartalmazott fúziós üzemanyagként a Teller-Ulam kialakításban, ami nagymértékben csökkentette a méretet és a súlyt, valamint egyszerűsítette az általános kialakítást. A Castle hadműveletet négy száraz üzemanyag-konstrukció, két nedves bomba és egy kisebb eszköz tesztelésére tervezték. Az Operation Castle engedélyt Kenneth D. Nichols vezérőrnagy, az AEC főigazgatója adta ki 1954. január 21-én.
A Castle hadművelet hét kísérletből állt, amelyek közül egy kivételével mindegyiket a Bikini-atollban kellett végrehajtani. Alább látható az eredeti vizsgálati ütemterv (1954 februárjában) [4] .
A visszhangtesztet törölték, mivel a folyékony üzemanyagú konstrukció elavult a száraz üzemanyaggal működő Bravo sikerét követően, amint azt fentebb említettük. A Yankee is elavultnak számított, a Jughead készüléket pedig a "Runt II" készülék váltotta fel (hasonlóan az Union készülékhez), amelyet sebtében elkészültek Los Alamosban és a Bikinibe szállítottak. Ebben a felülvizsgálatban mindkét nedves üzemanyag-eszközt eltávolították a vizsgálati ütemtervből.
A Castle hadművelet célja a lítium-deuterid (LiD) fúziós üzemanyagként való tesztelése volt. Mivel szobahőmérsékleten szilárd, a LiD, ha működne, sokkal praktikusabb lenne, mint az Ivy Mike készülékében lévő kriogén folyékony deutérium üzemanyag. Ugyanazt a Teller-Ulam elvet fogják használni, mint Ivy Mike úgynevezett "kolbász" készülékében, de a fúziós reakciók eltérőek voltak. Az Ivy Mike a deutériumot a deutériummal olvasztotta össze, de a LiD eszközök a deutériumot a tríciummal olvasztják össze. A tríciumot a robbanás során lítium gyors neutronokkal történő besugárzásával nyerték.
A Bravo, a Yankee (II) és az Union Li-6 izotóppal dúsított lítiumot (Bravo és Yankee 40%-ig Li-6-ig, míg az Unionban használt lítiumot 95%-ig Li-6-ig) használta. Rómeót és Kuhnt természetes lítiummal (92% Li-7, 7,5% Li-6) táplálták. A természetes lítium használata nélkülözhetetlen lett volna ahhoz, hogy az USA gyorsan növelhesse nukleáris készleteit a hidegháborús nukleáris fegyverkezési verseny során, mivel az úgynevezett „ötvözetfejlesztő üzemek” még korai stádiumban voltak a vár építésekor. . Az első üzem 1953 végén kezdte meg a termelést.
Ezzel párhuzamosan folytatódott a folyékony deutériumból készült fegyverek fejlesztése. Bár a kriogén eszköz szállításával, kezelésével és tárolásával kapcsolatos logisztikai problémák miatt sokkal kevésbé praktikus, a hidegháborús fegyverkezési verseny felkeltette az életképes termonukleáris fegyverek iránti keresletet. A „Ramrod” és „Jughead” készülékek folyékony üzemanyaggal működő kivitelek voltak, amelyek mérete és súlya jelentősen csökkent az úgynevezett „kolbászos” elődeikhez képest. A Jughead eszközt végül felfegyverezték, és az Egyesült Államok légiereje csak addig használhatta, amíg a "száraz" tüzelésű hidrogénbombák általánossá váltak.
A nektár nem volt termonukleáris fegyver abban az értelemben, mint a Castle sorozat többi része. Bár lítium üzemanyagot használt a hasadás felgyorsítására, a második szakaszban a fő reakcióanyag az urán és a plutónium volt. A Teller-Ulam konfigurációhoz hasonlóan a hasadásos nukleáris robbanást magas hőmérséklet és nyomás generálására használták a második hasadó tömeg összenyomásához. Ellenkező esetben túl nagy lenne ahhoz, hogy hatékony reakciót tudjon fenntartani, ha hagyományos robbanóanyagokkal indítanák. Ennek a kísérletnek az volt a célja, hogy közepes hozamú fegyvereket fejlesszenek ki a készletek növelésére (kb. 1-2 Mt a 4-8-hoz képest).
Az Operation Castle legjelentősebb eseménye a Castle Bravo teszt volt. A Bravo száraz üzemanyaga 40% Li-6 és 60% Li-7 volt. Csak a Li-6-tól számítottak trícium előállítására a deutérium tríciummal való fúziójához ; A Li-7-nek inertnek kellett lennie. J. Carson Mark, a Los Alamos elméleti mérnöki részlegének vezetője azonban felvetette, hogy a Bravo „iszonyatos siker lehet”, becslése szerint az eszköz 20%-kal több robbanóanyagot képes előállítani, mint az eredetileg számították [5] . a váratlanul magasabb hozam miatt a készülékben lévő Li-7 is átesik azon a szaporodáson, amit a trícium termel. A gyakorlatban a Bravo 150%-kal felülmúlta a várakozásokat, és 15 Mt-t termelt, ami körülbelül 1000-szer erősebb, mint a Hirosimában használt Little Boy fegyver. A Bravo kastély a mai napig fennmaradt, a legnagyobb robbanás, amelyet az Egyesült Államok valaha hajtott végre, és a világ ötödik legnagyobb hidrogénbomba-robbanása.
A Bikini Atoll állandó infrastruktúrájának nagy része súlyosan megsérült. Egy intenzív hőfáklya tüzet gyújtott a távolban az Eneu-szigeten (a Bikini-atoll alapszigetén) [6] . Az ezt követő csapadék olyan erősen szennyezte az atollt, hogy a JTF-7 a teszt után 24 órán keresztül nem tudta megközelíteni, és az expozíciós idő is korlátozott volt. Ahogy a csapadék kelet felé sodródott, több atoll szennyeződött a leégett víz alatti korallpartokról származó radioaktív kalciumhamuval. Noha az atollokat röviddel a teszt után evakuálták, az Utirik, Rongelap és Ailinginae atollokon 239 marshallesi volt kitéve jelentős sugárterhelésnek. A Rongerik Atollon állomásozó 28 amerikai is lelepleződött. A fertőzött embereken végzett nyomon követési vizsgálatok nem sokkal a robbanás után kezdődtek a 4.1 projekt részeként, és bár a sugárterhelés rövid távú hatásai a legtöbb Marshallese esetében enyhék és/vagy nehezen korrelálhatók, a hosszú távú hatások egyértelműek voltak. Emellett a Daigo Fukuryu Maru fedélzetén tartózkodó 23 japán halász is magas szintű sugárzásnak volt kitéve. Sugármérgezés tüneteit mutatták, és a legénység egyik tagja 1954 szeptemberében meghalt.
| Bomba | a kezdés dátuma | A felülvizsgálat dátuma | Kezdeti hozam | Felülvizsgált hozam |
|---|---|---|---|---|
| Unió | 1954. március 11 | 1954. április 22 | 3-4 Mt | 5-10 Mt |
| Yankees | 1954. március 22 | 1954. április 27 | 8,0 Mt | 9,5 Mt |
| Nektár | 1954. április 5 | 1954. április 20 | 1,8 Mt | 1,0-3,0 Mt |
| Rómeó | 1954. április 15 | 1954. április 27 | 4,0 Mt | 8,0 Mt |
| kun | 1954. április 22 | 1954. április 7 | 1,0 Mt | 1,5 Mt |
A Castle hadművelet előrehaladtával a megnövekedett csapadék miatt újra kellett gondolni a teszthelyeket. Míg a legtöbb tesztet az Iroij homokpadon lévő bárkákra tervezték, néhányat a Bravo és Union kráterekre helyeztek át. Ráadásul a Castle Nectart a Bikini Atollról az enewetoki Ivy Mike kráterbe helyezték át biztonság kedvéért, mivel a Bikini még mindig erősen szennyezett volt a korábbi tesztek során [7] .
Az utolsó próbára az Operation Castleban 1954. május 14-én került sor.
A Kastély hadművelet minősíthetetlen sikert aratott a száraztüzelésű eszközök bevezetésében. A Bravo konstrukciót gyorsan felfegyverezték, és úgy vélik, hogy ez az Mk-21 gravitációs bomba elődje. Az Mk-21 projekt 1954. március 26-án kezdődött (csak három héttel a Bravo után), 275 fegyver gyártásával 1955 végén. A természetes lítiumra támaszkodó Rómeót gyorsan Mk-17-es bombává fejlesztették , az első bevethető amerikai bombává [8] . és 1954 közepére a stratégiai erők rendelkezésére állt vészhelyzeti védelemként. A Castle száraztüzelésű eszközeinek többsége végül megjelent a leltárban, és végül megörökölték a legtöbb fúziós konfigurációt.
Ezzel szemben Livermore Kuhn-képlete megbukott. A természetes lítiummal és egy erősen módosított Teller-Ulam konfigurációval végzett tesztek mindössze 110 kilotonnát adtak, a várható hozam pedig 1,5 megatonna.