臨界事故

生活科學趣談

電影《Fat Man and Little Boy》是描述1946年5月21日發生在「曼哈頓計劃」科學研究的 Los Alamos National Laboratory 之臨界事故。

這次事故在當時被稱為Paharito事故,肇事者正好也是先前害死了 Herry Daghlian 的那個鈽球。物理學家 Louis Slotin 當時正使用兩個直徑9英寸的空心半球形的中子反射材料將鈽球包裹起來,並以一個螺絲起子使兩半球稍微分開以確保系統處於亞臨界狀態。但是螺絲起子卻意外的滑落,兩個半球於是完全包裹了鈽球而達到臨界狀態。Slotin 當下就意識到發生了什麼事,隨後果斷的用手分開了兩個半球來拯救了附近其餘七個科學家的性命,Slotin則在9天後死於輻射

造成這二起臨界事故的這顆「惡魔核心 demon core」,隨後於當年七月被用於十字路行動系列核武測試中的 Able 試爆 

 是天然存在於自然界中原子量最大的元素,但自然界中沒有可作為核彈原料的鈽239,它是在核反應爐中產生,因為鈾238吸收一個中子就變成鈽239。鈽是劇毒的元素,每公斤體重僅需數毫克就能致人於死,因此鈽彈被稱為“髒彈”由於鈽彈爆炸後會有15~25%的鈽240釋放(若鈽239的提純技術不佳,則釋放的鈽更多),因此是比鈾彈更骯髒的核彈(註:“髒彈”泛指利用放射性物質與常規炸藥相結合的放射性武器)。由於製造鈽彈所需的技術比鈾彈簡單,所以是發展核武的國家最先試爆的核彈。北韓2006年10月9日於豐溪所舉行的首次地下核子試爆就是一顆鈽彈,北韓雖然擁有鈾礦,但是據信應該還沒有製造鈾彈的能力,因此僅能從核能廢料中來提取鈽元素。這個鈽彈於核試前通報中國時表示當量為四千噸黃色炸藥,但是美國測出的當量不到一千噸,韓國測出的則僅有四百噸。這可能是北韓對於鈽239的提純技術出現問題,或是內爆法的精確點火技術尚無法掌握→《北韓核子試爆為何失敗?

鈽的另外一個有用的同位素是鈽238,它可以用來發電供應太空探測衛星所需要的電力,因為太空船一旦距離太陽過於遙遠就無法有效利用太陽能,其中最著名的應用就是NASA的「伽利略號太空飛行器」,它於1989年10月發射直到2003年9月墜入木星大氣層自毀為止,14年來若沒有鈽238所提供的電力是不可能完成這項任務的。