Louis Slotin -Louis Slotin
Louis Slotin | |
|---|---|
 Slotins Los Alamos-merkebilde
| |
| Født |
Louis Alexander Slotin
1. desember 1910 |
| Døde | 30. mai 1946 (35 år) |
| Dødsårsak | Akutt strålingssyndrom |
| utdanning |
University of Manitoba ( BSc , MSc ) King's College London ( PhD ) |
| Okkupasjon | Fysiker og kjemiker |
| Kjent for | Kritiske tester på montering av plutonium og atomvåpen, dollarenheten for reaktivitet |
Louis Alexander Slotin (1. desember 1910 – 30. mai 1946) var en kanadisk fysiker og kjemiker som deltok i Manhattan-prosjektet . Slotin er født og oppvokst i North End of Winnipeg , Manitoba , og oppnådde både sin Bachelor of Science og Master of Science grader fra University of Manitoba , før han tok doktorgraden i fysisk kjemi ved King's College London i 1936. Etterpå begynte han på universitetet fra Chicago som en forskningsmedarbeider for å hjelpe til med å designe en syklotron .
I 1942 ble Slotin invitert til å delta i Manhattan-prosjektet, og utførte deretter eksperimenter med uran- og plutoniumkjerner for å bestemme deres kritiske masseverdier . Etter andre verdenskrig fortsatte han sin forskning ved Los Alamos National Laboratory i New Mexico . Den 21. mai 1946 begynte han ved et uhell en fisjonsreaksjon som utløste et utbrudd av hard stråling . Han ble fraktet til sykehuset og døde ni dager senere 30. mai. Slotin hadde blitt offer for den andre kritikalitetsulykken i historien etter Harry Daghlian , som hadde blitt dødelig utsatt for stråling av den samme " demonkjernen " som drepte Slotin.
Slotin ble hyllet som en helt av USAs regjering for å ha reagert raskt nok til å forhindre kollegenes død. Noen fysikere hevder imidlertid at Slotins oppførsel før ulykken var hensynsløs og at hans død kunne forhindres. Ulykken og dens ettervirkninger har blitt dramatisert i flere skjønnlitterære og sakprosa beretninger.
Tidlig liv
Louis Slotin var det første av tre barn født av Israel og Sonia Slotin, jødisktalende jødiske flyktninger som hadde flyktet fra pogromene i Russland til Winnipeg , Manitoba . Han vokste opp i North End- området i Winnipeg, et område med en stor konsentrasjon av østeuropeiske immigranter. Fra de første dagene på Machray Elementary School gjennom tenårene på St. John's High School , var Slotin akademisk eksepsjonell. Hans yngre bror, Sam, bemerket senere at broren "hadde en ekstrem intensitet som gjorde at han kunne studere lange timer."
Som 16-åring gikk Slotin inn på University of Manitoba for å ta en grad i vitenskap. I løpet av studieårene mottok han en universitetsgullmedalje i både fysikk og kjemi. Slotin fikk en B.Sc. grad i geologi fra universitetet i 1932 og en M.Sc. grad i 1933. Ved hjelp av en av hans mentorer oppnådde han et stipend for å studere ved King's College London under veiledning av Arthur John Allmand , leder av kjemiavdelingen, som spesialiserte seg innen anvendt elektrokjemi og fotokjemi .
King's College London
Mens han var på King's College London, utmerket Slotin seg som en amatørbokser ved å vinne høyskolens amatørmesterskap i bantamvekt. Senere ga han inntrykk av at han hadde kjempet for den spanske republikken og trent for å fly et jagerfly med Royal Air Force . Forfatteren Robert Jungk fortalte i sin bok Brighter than a Thousand Suns: A Personal History of the Atomic Scientists , den første publiserte beretningen om Manhattan Project , at Slotin "hadde meldt seg frivillig til tjeneste i den spanske borgerkrigen , mer for spenningens skyld. av det enn på politisk grunnlag. Han hadde ofte vært i ekstrem fare som luftvernskytter." Under et intervju år senere uttalte Sam at broren hans hadde dratt "på en spasertur i Spania" og at han "ikke deltok i krigen" som tidligere antatt.
Slotin tok en Ph.D. grad i fysisk kjemi fra King's College London i 1936. Han vant en pris for sin avhandling med tittelen "An Investigation into the Intermediate Formation of Unstable Molecules Under some Chemical Reactions." Etterpå brukte han seks måneder på å jobbe som spesialetterforsker for Dublins Great Southern Railways , og testet Drumm nikkel-sink oppladbare batterier som ble brukt på Dublin – Bray-linjen .
Karriere
Universitetet i Chicago
I 1937, etter at han uten hell søkte på en jobb hos Canadas nasjonale forskningsråd , godtok University of Chicago Slotin som forskningsmedarbeider. Der fikk han sin første erfaring med kjernefysisk kjemi, og hjalp til med å bygge den første syklotronen i det midtvestlige USA. Jobben betalte seg dårlig og faren til Slotin måtte forsørge ham i to år. Fra 1939 til 1940 samarbeidet Slotin med Earl Evans , lederen for universitetets biokjemiavdeling, for å produsere radiokarbon ( karbon-14 og karbon-11 ) fra syklotronen. Mens de jobbet sammen, brukte de to mennene også karbon-11 for å demonstrere at planteceller hadde kapasitet til å bruke karbondioksid til karbohydratsyntese , gjennom karbonfiksering .
Slotin kan ha vært til stede ved oppstarten av Enrico Fermis " Chicago Pile-1 ", den første atomreaktoren , 2. desember 1942; regnskapet for arrangementet stemmer ikke overens på dette punktet. I løpet av denne tiden bidro han også til flere artikler innen radiobiologi . Hans ekspertise på emnet vakte oppmerksomheten til USAs regjering, og som et resultat ble han invitert til å bli med i Manhattan Project, et forsøk på å utvikle en atombombe . Slotin jobbet med produksjonen av plutonium under den fremtidige nobelprisvinneren Eugene Wigner ved universitetet og senere ved Oak Ridge National Laboratory i Oak Ridge , Tennessee . Han flyttet til Los Alamos National Laboratory i New Mexico i desember 1944 for å jobbe i bombefysikkgruppen til Robert Bacher .
Jobber på Los Alamos
Ved Los Alamos besto Slotins oppgaver av farlig kritikalitetstesting , først med uran i Otto Robert Frischs eksperimenter, og senere med plutoniumkjerner . Kritisk testing innebar å bringe masser av spaltbare materialer til nesten kritiske nivåer for å etablere deres kritiske masseverdier . Forskere omtalte denne flørtingen med muligheten for en kjernefysisk kjedereaksjon som "kiling av dragens hale", basert på en bemerkning fra fysiker Richard Feynman , som sammenlignet eksperimentene med å "kile halen til en sovende drage". Den 16. juli 1945 satte Slotin sammen kjernen til Trinity , den første detonerte atomanordningen, og ble kjent som "USAs sjefspanser" for sin ekspertise på å sette sammen atomvåpen. Slotin mottok to små sirkulære bly- og sølvnåler for sitt arbeid med prosjektet.
Vinteren 1945–1946 sjokkerte Slotin noen av kollegene sine med en dristig handling ved å reparere et instrument seks fot under vann inne i Clinton-haugen mens den var i drift, i stedet for å vente en ekstra dag på at reaktoren ble stengt. Han hadde ikke på seg dosimetrimerket , men dosen hans ble estimert til å være minst 100 røntgen . En dose på 1 Gy (~100 røntgen) kan forårsake kvalme og oppkast i 10 % av tilfellene, men er generelt overlevende.
Harry Daghlians død
Den 21. august 1945 utførte laboratorieassistent Harry Daghlian , en av Slotins nære kolleger, et kritikalitetseksperiment da han ved et uhell slapp en tung wolframkarbidstein på en 6,2 kilo (14 lb) bombekjerne av plutonium-galliumlegering . Den 24 år gamle Daghlian ble bestrålt med en stor dose nøytronstråling . Senere estimater antydet at denne dosen kanskje ikke var dødelig i seg selv, men han fikk deretter ytterligere forsinket gammastråling og betaforbrenninger mens han demonterte eksperimentet. Han kollapset raskt med akutt stråleforgiftning og døde 25 dager senere på Los Alamos basesykehus.
Planlagt tilbakeføring til undervisning
Etter andre verdenskrig uttrykte Slotin økende forakt for sitt personlige engasjement i prosjektet. Han bemerket: "Jeg har blitt involvert i marinetestene , til min avsky." Dessverre for Slotin, var hans deltakelse på Los Alamos fortsatt nødvendig fordi, som han sa, "Jeg er en av de få personene som er igjen her som er erfarne bombeputtere." Han så frem til å gjenoppta undervisning og forskning innen biofysikk og radiobiologi ved University of Chicago. Han begynte å trene en erstatter, Alvin C. Graves , for å ta over rollen hans i Los Alamos.
Kritikulykke
Den 21. mai 1946, mens syv kolleger så på, utførte Slotin et eksperiment som involverte opprettelsen av et av de første trinnene i en fisjonsreaksjon ved å plassere to halvkuler av beryllium (en nøytronreflektor ) rundt en 3,5-tommers diameter (89 mm) plutoniumkjerne. Eksperimentet brukte den samme plutoniumkjernen på 6,2 kilo (13,7 lb) som hadde bestrålet Daghlian, senere kalt " demonkjernen " for sin rolle i de to ulykkene. Slotin tok tak i den øvre 228,6 mm (9-tommers) berylliumhalvkulen med venstre hånd gjennom et tommelhull på toppen mens han opprettholdt separasjonen mellom halvkulene ved hjelp av bladet til en skrutrekker med høyre hånd, etter å ha fjernet mellomleggene normalt . brukt. Å bruke en skrutrekker var ikke en normal del av forsøksprotokollen.
Klokken 15.20 skled skrutrekkeren og den øvre berylliumhalvkulen falt, noe som forårsaket en " prompt kritisk " reaksjon og et utbrudd av hard stråling . På den tiden observerte forskerne i rommet den blå gløden av luftionisering og kjente en hetebølge. Slotin opplevde en sur smak i munnen og en intens brennende følelse i venstre hånd. Han rykket venstre hånd oppover, løftet den øvre berylliumhalvkulen og slapp den ned på gulvet, noe som avsluttet reaksjonen. Han hadde allerede blitt utsatt for en dødelig dose nøytronstråling. På ulykkestidspunktet var dosimetrimerker i en låst boks omtrent 100 fot (30 m) fra der reaksjonen skjedde. Da han innså at ingen i rommet hadde filmmerkene sine på, "bad Dr. Slotin umiddelbart etter ulykken Dr. Raemer E. Schreiber om å få merkene tatt fra blyboksen og plassert på den kritiske forsamlingen". Denne særegne responsen var uten verdi for å bestemme de faktiske dosene som ble mottatt av mennene i rommet og satte Schreiber i "stor personlig risiko" for ytterligere eksponering. En rapport konkluderte senere med at en stor dose stråling kan gi svimmelhet og kan etterlate en person "ikke i stand til rasjonell oppførsel." Så snart Slotin forlot bygningen kastet han opp, en vanlig reaksjon fra eksponering for ekstremt intens ioniserende stråling . Slotins kolleger kjørte ham til sykehuset, men stråleskadene var irreversible.
De syv andre mennene som var til stede på tidspunktet for reaksjonen inkluderte Alvin Cushman Graves , Samuel Allan Kline, Marion Edward Cieslicki, Dwight Smith Young , Theodore P. Perlman og Pvt. Patrick J. Cleary. Innen 25. mai 1946 var fire av disse syv mennene skrevet ut fra sykehus. Den amerikanske hærens lege ansvarlig for Los Alamos basesykehus, kaptein Paul Hageman, sa at Slotins, Graves, Klines og Youngs "umiddelbare tilstand er tilfredsstillende."
Slotins død
Til tross for intensiv medisinsk behandling og tilbud fra mange frivillige om å donere blod for transfusjoner , var Slotins tilstand uhelbredelig. Han ringte foreldrene sine og de ble fløyet på hærens regning fra Winnipeg for å være sammen med ham. De ankom den fjerde dagen etter hendelsen, og på den femte dagen begynte tilstanden hans å forverres raskt.
I løpet av de neste fire dagene pådro Slotin en "pinefull sekvens av strålingsinduserte traumer", inkludert alvorlig diaré , redusert urinproduksjon, hovne hender, erytem , "massive blemmer på hendene og underarmene", intestinal lammelse og koldbrann . Han hadde indre strålingsforbrenninger i hele kroppen, som en medisinsk ekspert beskrev som en "tredimensjonal solbrenthet." På den syvende dagen opplevde han perioder med «mental forvirring». Leppene hans ble blå og han ble satt i et oksygentelt . Han opplevde til slutt "en total oppløsning av kroppsfunksjoner" og gled inn i koma . Slotin døde klokken 11 den 30. mai, i nærvær av foreldrene. Han ble gravlagt på Shaarey Zedek-kirkegården i Winnipeg 2. juni 1946.
Andre skader og dødsfall
Graves, Kline og Young forble på sykehus etter Slotins død. Graves, som sto nærmest Slotin, fikk også akutt strålesyke og ble innlagt i flere uker. Han overlevde, selv om han levde med kroniske nevrologiske problemer og synsproblemer. Young led også av akutt strålingssyndrom, men ble frisk. Innen 28. januar 1948 søkte Graves, Kline og Perlman erstatning for skader påført under hendelsen. Graves avgjorde kravet sitt på 3500 dollar.
Tre av observatørene døde til slutt av tilstander som er kjent for å være fremmet av stråling: Graver etter et hjerteinfarkt tjue år senere i en alder av 55; Cieslicki av akutt myeloid leukemi nitten år senere i en alder av 42; og Young av aplastisk anemi og bakteriell infeksjon i hjerteslimhinnen tjueni år senere i en alder av 83. Noen av disse dødsfallene var sannsynligvis latente stokastiske (tilfeldige) effekter av ulykken; det er ikke mulig å trekke noen definitive konklusjoner fra et så lite utvalg.
Deponering av kjerne
Kjernen som var involvert var ment å bli brukt i Able-detonasjonen , under Crossroads -serien med atomvåpentesting. Slotins eksperiment ble sagt å være det siste som ble utført før kjernens detonasjon og var ment å være den siste demonstrasjonen av dens evne til å bli kritisk. Etter ulykken trengte den tid til å avkjøles. Den ble derfor omplanlagt for den tredje testen i serien, foreløpig kalt Charlie , men denne ble kansellert på grunn av det uventede nivået av radioaktivitet etter Baker -testen under vann og manglende evne til å dekontaminere målkrigsskipene. Kjernen ble til slutt smeltet ned og gjenbrukt i en senere kjerne.
Strålingsdosering
Stråledosene mottatt i disse to ulykkene er ikke kjent med noen nøyaktighet. En stor del av dosen skyldtes nøytronstråling, som ikke kunne måles med dagens dosimetriutstyr. De tilgjengelige filmmerkene ble ikke båret av personell under ulykken, og merker som skulle plantes under bord i tilfelle katastrofer som disse ble ikke funnet. Katastrofemerker hang på veggene ga noen nyttige data om gammastråling.
Et "foreløpig" estimat av de involverte dosene ble gjort i 1948, basert på dusinvis av antakelser, hvorav noen nå er kjent for å være feil. I fravær av personlige dosimetrimerker, stolte studieforfatterne på målinger av natriumaktivering i ofrenes blod- og urinprøver som deres primære datakilde. Denne aktiveringen ville vært forårsaket av nøytronstråling, men de konverterte alle doser til ekvivalente doser gamma- eller røntgenstråling. De konkluderte med at Daghlian og Slotin sannsynligvis hadde fått doser tilsvarende henholdsvis 290 og 880 rem gammastråler. Minimum og maksimum anslag varierte fra ca. 50 % til 200 % av disse verdiene. Forfatterne beregnet også doser tilsvarende en blanding av myke 80 keV røntgenstråler og gammastråler, som de mente ga et mer realistisk bilde av eksponeringen enn gammaekvivalenten. I denne modellen var de ekvivalente røntgendosene mye høyere, men ville være konsentrert i vevene som vender mot kilden, mens gamma-komponenten penetrerte hele kroppen. Slotins ekvivalentdose ble estimert til å være 1930 R (roentgen) røntgen med 114 R gamma, mens Daghlians ekvivalentdose ble estimert til 480 R røntgen med 110 R gamma. Fem hundre røntgenekvivalent mann (rem) er vanligvis en dødelig eksponering for mennesker.
I moderne tid gjøres dosimetri veldig annerledes. Ekvivalente doser vil ikke bli rapportert i roentgen; de vil bli beregnet med forskjellige vektingsfaktorer, og de anses ikke som like relevante for akutt strålingssyndrom som absorberte doser . Nyere dokumenter har gjort forskjellige tolkninger av Slotins dose, alt fra 287 rad (2,87 Gy) til 21 sievert (2100 rem). Basert på sitater og støttende resonnement, kan det mest pålitelige estimatet være et Los Alamos-notat fra 1978 som foreslo 10 Gy (n) + 1,14 Gy(γ) for Slotin og 2 Gy(n) + 1,1 Gy(γ) for Daghlian. Disse dosene stemmer overens med symptomene de opplevde.
Arv
Etter ulykken avsluttet Los Alamos alt praktisk kritisk monteringsarbeid. Påfølgende kritikalitetstesting av spaltbare kjerner ble utført med fjernstyrte maskiner, slik som " Godiva "-serien, med operatøren plassert i trygg avstand for å forhindre skade i tilfelle ulykker.
Den 14. juni 1946 skrev assisterende redaktør av Los Alamos Times , Thomas P. Ashlock, et dikt med tittelen "Slotin – A Tribute":
Måtte Gud ta imot deg, storsjelet vitenskapsmann!
Mens du var hos oss, visste til og med fremmede
. Bredden og den høye veksten i ditt sinn
var bare i dødens smeltedigel.
Vi så til slutt ditt edle hjerte åpenbart.
Den offisielle historien som ble utgitt på den tiden var at Slotin, ved å raskt fjerne den øvre halvkule, var en helt for å avslutte reaksjonen og beskytte syv andre observatører i rommet: "Dr. Slotins raske reaksjon med umiddelbar fare for sitt eget liv forhindret en mer alvorlig utvikling av eksperimentet som helt sikkert ville ført til døden til de syv mennene som jobbet med ham, samt alvorlig skade på andre i den generelle nærheten." Denne tolkningen av hendelser ble støttet på den tiden av Graves, som sto nærmest Slotin da ulykken inntraff. Graves, som Slotin, hadde tidligere vist en lav bekymring for kjernefysisk sikkerhet og senere påstått at nedfallsrisiko var "konstruert i hodet til svake malinger". Schreiber, et annet vitne til ulykken, uttalte seg offentlig flere tiår senere, og hevdet at Slotin brukte upassende og utrygge prosedyrer, og satte de andre i laboratoriet i fare sammen med seg selv. Robert B. Brode hadde rapportert rykter om dette tilbake i 1946.
Hendelsen ble fortalt i Dexter Masters ' roman The Accident fra 1955 , en fiktiv beretning om de siste dagene av livet til en atomforsker som led av strålingsforgiftning . Skildringer av kritikalitetshendelsen inkluderer filmen Fat Man and Little Boy fra 1989 , der John Cusack spiller en fiktiv karakter ved navn Michael Merriman basert på Slotin, og Louis Slotin Sonata , et stykke utenfor Broadway fra 2001 regissert av David P. Moore.
I 1948 initierte Slotins kolleger ved Los Alamos og University of Chicago Louis A. Slotin Memorial Fund for forelesninger om fysikk holdt av anerkjente forskere som Robert Oppenheimer og nobelprisvinnerne Luis Walter Alvarez og Hans Bethe . Minnefondet varte til 1962. I 2002 ble en asteroide oppdaget i 1995 kalt 12423 Slotin til hans ære.
Dollarenhet for reaktivitet
I følge Weinberg og Wigner var Slotin den første som foreslo navnet dollar for intervallet av reaktivitet mellom forsinket og umiddelbar kritikalitet ; 0 er poenget med selvopprettholdende kjedereaksjon, en dollar er punktet der sakte frigjorte, forsinkede nøytroner ikke lenger er nødvendig for å støtte kjedereaksjonen, og går inn i domenet som kalles "prompt kritisk". Stabile atomreaktorer opererer mellom 0 og en dollar; utflukter og atomeksplosiver opererer over en dollar. Hundredelen av en dollar kalles en cent . Når vi snakker om rene umiddelbare kritiske hendelser, refererer noen brukere til cent "over kritisk" som en relativ enhet.
Notater
Referanser
Eksterne linker
- Louis P. Slotin – The Manhattan Project Heritage Preservation Association
- Louis Slotin, profil – GCS Research Society
- Det hemmelige livet til Louis Slotin – Canadian Nuclear Society
- Louis Slotin på Find a Grave
- Guide til Louis Slotin Memorial Fund Records 1946–1962 ved University of Chicago Special Collections Research Center