Thin Man (atombombe) - Thin Man (nuclear bomb)

For annen bruk, se Thin Man .

Tynn mann
Thin man bomb casings.jpg
Testthylser av "Thin Man" -plutoniumpistol
Type Atomvåpen
Opprinnelsessted forente stater
Produksjonshistorie
Designer Los Alamos laboratorium
Spesifikasjoner
Lengde 17 fot (5,2 m)
Diameter 38 tommer (97 cm)
Fylling Plutonium

" Thin Man " var kodenavnet for en foreslått atombombe av plutonium- pistol som USA utviklet under Manhattan-prosjektet . Dets utvikling ble avbrutt da det ble oppdaget at spontan fisjon frekvensen av kjernefysisk reaktor -bred plutonium var for høyt for anvendelse i en pistol-konstruksjon på grunn av den høye konsentrasjon av isotopen plutonium-240 .

Tidlige avgjørelser

I 1942, før den amerikanske hæren overtok kontrollen over atomforskning fra krigen i det som ble kjent som Manhattan -prosjektet , holdt Robert Oppenheimer konferanser i Chicago i juni og Berkeley, California , i juli, hvor fysikere diskuterte spørsmål om design av atombomber. En pistol- konstruksjon ble valgt, hvor to sub- kritiske masser av plutonium ville bli brakt sammen ved å avfyre en "kule" til et "mål". Ideen om et atomvåpen av implosjonstype ble foreslått av Richard Tolman , men det vakte liten omtanke og var langt mer komplekst.

Oppenheimer gjennomgikk alternativene sine tidlig i 1943, og han prioriterte våpentypevåpenet, men som en sikring mot trusselen om predetonasjon opprettet han E-5 Group ved Los Alamos Laboratory under Seth Neddermeyer for å undersøke implosjon. Bomber av implosjonstype ble bestemt til å være vesentlig mer effektive når det gjelder eksplosivt utbytte per masseenhet spaltbart materiale i bomben, fordi komprimerte fissile materialer reagerer raskere og derfor mer fullstendig. Det ble bestemt at plutoniumpistolen skulle motta hoveddelen av forskningsinnsatsen, siden det var prosjektet med minst mulig usikkerhet involvert. Det ble antatt at bomben av uranpistolen lettere kunne tilpasses fra den.

Designene av pistoltypen og implosjonstypen ble henholdsvis kodenavnet "Thin Man" og " Fat Man ". Disse kodenavnene ble opprettet av Robert Serber , en tidligere student av Oppenheimer, som jobbet på Manhattan -prosjektet. Han valgte dem basert på deres designformer; The Thin Man ville være en veldig lang enhet, og navnet kom fra Dashiell Hammett -detektivromanen The Thin Man og serier med filmer med samme navn. The Fat Man ville være rund og feit og ble oppkalt etter Sydney Greenstreet -karakteren i The Maltese Falcon . The Little Boy utforming kom senere og ble kåret bare å kontrast med Thin Man. Los Alamos 'Thin Man og Fat Man -kodenavn ble vedtatt av United States Army Air Forces (USAAF). Det ble utviklet en coverhistorie om at Silverplate handlet om å endre en Pullman -bil for bruk av president Franklin Roosevelt (Thin Man) og Storbritannias statsminister Winston Churchill (Fat Man) på en hemmelig tur i USA.

Utvikling

Testthylser av "Thin Man" -plutoniumpistol på Wendover Army Air Field , som en del av Project Alberta i Manhattan -prosjektet . " Fat Man " -hylstre kan sees bak dem.

Oppenheimer samlet et team ved Los Alamos Laboratory for å jobbe med plutoniumpistoldesign som inkluderte senioringeniør Edwin McMillan og seniorfysikere Charles Critchfield og Joseph Hirschfelder . Critchfield hadde jobbet med saboter , som Oppenheimer trodde ville kreves av den tynne mannen for å oppnå de høye snutehastighetene som kritisk montering ville kreve; Hirschfelder hadde jobbet med intern ballistikk . Oppenheimer ledet design innsats selv frem til juni 1943, da United States Navy kaptein William Sterling Parsons kom og tok over Ordnance og Engineering Division og direkte styring av Thin Man prosjektet.

Disse fire skapte og testet alle elementene i Thin Man -designen mellom april 1943 og august 1944. Parsons, som hadde utviklet nærhetsfluen for marinen, drev divisjonen og håndterte kontakt med andre etater. Som sjef for E-6 Projectile, Target og Source Group, beregnet Critchfield kritiske masser og innførte et system for live testing med skalamodeller ved bruk av 20 mm kanon og 3-tommers kanoner . Disse ble lett og lett å få tak i, mens Thin Man-rør i full skala tok flere måneder å produsere. Det var ikke mulig å utføre tester med plutonium, da det ikke var tilgjengelig ennå. De faktiske fysiske egenskapene til metallet var faktisk lite mer enn utdannede gjetninger på dette tidspunktet.

Hirschfelder ledet E-8 Interior Ballistics Group. Gruppen hans utførte matematiske beregninger, men han måtte også identifisere et passende pulver , tenner og grunning . Gruppen hans gjennomførte tester i full skala med sine valg. Å fikse den fysiske størrelsen på bomben viste seg å være viktig når det gjaldt å velge et passende fly for å bære den. E-8-gruppen estimerte munningshastigheten til pistolen til rundt 3 000 fot per sekund (910 m/s), nær maksimal oppnåelig i 1944, og beregnet at trykket i fatet ville være opptil 75 000 pounds per square inch (520 000 kPa).

Selv om våpnets designere trodde at det bare ville være tilstrekkelig å bringe en kritisk masse sammen, foreslo Serber at designet også skulle inneholde en initiativtaker . En polonium-210 - beryllium- initiator ble valgt fordi polonium 210 har en halveringstid på 140 dager , noe som gjorde at den kunne lagres, og den kunne hentes fra naturlig forekommende malmer fra Port Hope, Ontario . Oppenheimer ba om at den også skulle bli produsert i X-10 Graphite Reactor i Oak Ridge, Tennessee , eller da de ble tilgjengelige, reaktorene på Hanford Site .

Spesifikasjoner

"Thin Man" -designet var et tidlig atomvåpendesign som ble foreslått før plutonium med hell ble avlet i en atomreaktor fra bestråling av uran-238 . Det ble antatt at plutonium, i likhet med uran-235 , kunne settes sammen til en kritisk masse ved hjelp av en pistolmetode , som innebar å skyte en subkritisk brikke i en annen. For å unngå predetonasjon eller " fizzle ", må plutonium "bullet" akselereres til en hastighet på minst 3000 fot per sekund (910 m/s) - ellers ville fisjonreaksjonen begynne før forsamlingen var fullført og blåse enheten fra hverandre for tidlig.

Thin Man var 17 fot (5,2 m) lang, med 38 tommer (97 cm) brede hale- og nesesamlinger, og en 23 tommer (58 cm) mellomseksjon. Lengden var nødvendig for plutonium "bullet" for å oppnå tilstrekkelig hastighet før "målet" ble nådd. Vekten var omtrent 3600 kg for den endelige våpenmodellen. Det var ingen fly i USAAFs inventar som kunne bære en tynn mann uten å bli modifisert, og i 1943 foreslo Dr. Norman Ramsey den britiske Avro Lancaster som det eneste flyet som kunne bære den tynne mannen internt på grunn av den 33 fot lange bomben bukt. Imidlertid kan den amerikanske Boeing B-29 Superfortress modifiseres for å bære den ved å fjerne en del av skottet under hovedfløyen og noen oksygentanker plassert mellom de to bombefeltene. Denne modifikasjonen ble utført på det 58. produksjonseksemplet fra Boeing Wichita produksjonslinje, AAF serienummer 42-6529.

Selv om Ramsey hadde foreslått Lancaster, avviste sjefen for USAAF, generalløytnant Henry H. Arnold forslaget, og foretrakk en amerikansk type, spesielt B-29. Før du droppet forsøk på Thin Man og Fat Man dummy-bomber, foreslo brigadegeneral Leslie Groves , direktøren for Manhattan-prosjektet, bruk av Lancaster til forsøk siden B-29, selv om den var i produksjon, fremdeles var knapp. Igjen avviste Arnold forslaget, ettersom han hadde investert mye tid og penger i utviklingen av B-29.

Designproblemer

Aerodynamikk

Den store lengden på Thin Man -bomben førte til aerodynamiske ustabilitet. Subskala modeller av bomben ble droppet fra en Grumman TBF Avenger ved US Navy testområde ved Dahlgren, Virginia fra og med august 1943. Bombene ville snurre sidelengs etter å ha blitt droppet og brøt opp når de traff bakken.

Tjuefire dråper ble utført i mars 1944 før de ble avbrutt slik at forbedringer kunne gjøres for Thin Man. Bombene klarte ikke å slippe ut umiddelbart, frustrerende kalibreringstester . I det som viste seg å være den siste testflygningen i serien 16. mars 1944, ble en tynn mann sluppet ut for tidlig mens B-29 fortsatt var på vei til testområdet og falt på bombedørene og skadet testflyet alvorlig. . De modifiserte glidekrokmekanismene som ble brukt til å suspendere bomben i bomberommet, hadde forårsaket alle fire funksjonsfeil på grunn av bombenes store vekt. De ble erstattet med britiske enkeltpunktsfester og Type F-utgivelser som ble brukt på Lancaster for å bære den 12.000 kilo (5.400 kg) Tallboy-bomben .

Forhåndsvisning

Gjennomførbarheten av en plutoniumbombe var blitt stilt spørsmål ved i 1942. James Conant hørte 14. november fra Wallace Akers , direktøren for British Tube Alloys -prosjektet, at James Chadwick hadde "konkludert med at plutonium kanskje ikke er et praktisk splittbart materiale for våpen pga. urenheter. " Conant konsulterte Ernest Lawrence og Arthur Compton , som erkjente at forskerne deres i henholdsvis Berkeley og Chicago visste om problemet, men ikke kunne tilby noen klar løsning. Conant informerte direktøren for Manhattan -prosjektet, brigadegeneral Leslie R. Groves, Jr. , som igjen samlet en spesiell komité bestående av Lawrence, Compton, Oppenheimer og McMillan for å undersøke saken. Komiteen konkluderte med at eventuelle problemer kunne løses ved å kreve høyere renhet.

I april 1944 eksperimenterte Emilio G. Segrè og hans P-5-gruppe i Los Alamos med det nylig reaktorproduserte plutonium fra X-10 Graphite Reactor ved Clinton Engineer Works i Oak Ridge, Tennessee , og Hanford-stedet i staten Washington. viste at plutonium inneholdt urenheter i form av isotopen plutonium-240 . Dette har en langt høyere spontan fisjon enn plutonium-239 . Det syklotronproduserte materialet som de opprinnelige målingene var gjort på, hadde mye lavere spor av plutonium -240. Inkluderingen i reaktoravlet plutonium virket uunngåelig. Dette betydde at den spontane fisjonraten til reaktoren plutonium var så høy at det ville være høyst sannsynlig at den ville forhåndsprøve og blåse seg fra hverandre under den første dannelsen av en kritisk masse. Avstanden som kreves for å akselerere plutoniet til hastigheter der predetonasjon ville være mindre sannsynlig, ville pålegge et pistol fat for lenge for et eksisterende eller planlagt bombefly. Den eneste måten å bruke plutonium i en brukbar bombe var implosjon - en langt vanskeligere ingeniøroppgave.

Det var upraktisk å bruke en pistol av bombe ved bruk av plutonium ble avtalt på et møte som ble holdt 17. juli 1944. Alt arbeid med våpentype i Manhattan-prosjektet var rettet mot Little Boy beriket uranpistoldesign, og nesten all forskning ved Los Alamos Laboratory ble omorientert rundt problemene med implosjon for Fat Man-bomben.

Merknader

Referanser

  • Bowen, Lee (1959). Vol. I, Project Silverplate 1943–1946 (PDF) . Historien om luftvåpenets deltakelse i Atomenergiprogrammet, 1943–1953. Washington, DC: US ​​Air Force, Air University Historical Liaison Office. Arkivert fra originalen (PDF) 22. februar 2014 . Hentet 28. juli 2013 .
  • Campbell, Richard H. (2005). The Silverplate Bombers: A History and Register of the Enola Gay and Other B-29s Configured to Carry Atomic Bombs . Jefferson, North Carolina: McFarland & Company. ISBN 0-7864-2139-8. OCLC  58554961 .
  • Hansen, Chuck (1995). Bind V: Historier om amerikanske atomvåpen . Swords of Armageddon: US Nuclear Weapons Development siden 1945. Sunnyvale, California: Chukelea Publications. ISBN 978-0-9791915-0-3. OCLC  231585284 .
  • Hoddeson, Lillian ; Henriksen, Paul W .; Meade, Roger A .; Westfall, Catherine L. (1993). Kritisk forsamling: En teknisk historie om Los Alamos i løpet av Oppenheimer -årene, 1943–1945 . New York: Cambridge University Press. ISBN 0-521-44132-3. OCLC  26764320 .
  • McKinstry, Leo (2009). Lancaster: Andre verdenskrigs største bombefly . London: John Murray. ISBN 978-0-7195-2363-2. OCLC  520736950 .
  • Nichols, Kenneth D. (1987). Veien til treenigheten . New York: William Morrow and Company. ISBN 0-688-06910-X. OCLC  15223648 .