Operation Castle oli sarja suuritehoisia (korkean energian) ydinkokeita Yhdysvalloissa, jonka Joint Task Force 7 (JTF-7) suoritti Bikini-atollilla maaliskuusta 1954 alkaen. Se seurasi operaatiota Upshot-Knothole ja edelsi operaatiota Kettle.
Atomic Energy Commissionin (AEC) ja puolustusministeriön (DoD) yhteisyrityksenä toteutetun operaation perimmäisenä tavoitteena oli testata lentokoneen toimittaman lämpöydinaseen suunnittelua. Kaikki testatut laitteet, joiden paino vaihteli, oli suunniteltu pudotettaviksi lentokoneista. Ballistiset kotelot, evät ja sulakejärjestelmät on kuitenkin kiinnitettävä. [yksi]
Hallituksen virkamiehet pitivät Operaatio Castlea menestyksenä, koska se osoitti "kuivan" polttoaineen käyttämisen mahdolliseksi lämpöydinaseissa . Joissakin testeissä esiintyi teknisiä vaikeuksia, kun yksi laite antoi paljon ennustettua vähemmän ("suhiseminen"), kun taas kaksi muuta pommia räjähti yli kaksi kertaa ennustettua tuottoa enemmän. Erityisesti yksi testi, Castle Bravo, johti laajaan säteilykontaminaatioon. Laskeuma vaikutti läheisille saarille, mukaan lukien siellä olevat asukkaat ja yhdysvaltalaiset sotilaat, sekä läheinen japanilainen kalastusvene (Daigo Fukuryū Maru), mikä johti yhteen kuolemaan ja sitä seuranneisiin terveysongelmiin monille altistuneille. Yleisön reaktio testaukseen ja tietoisuus ydinlaskujen pitkäaikaisvaikutuksista on katsottu osaksi vuoden 1963 osittaisen ydinkoekieltosopimuksen motiivia.
Bikini-atolli isännöi aiemmin ydinkokeita vuonna 1946 osana Operation Crossroads -operaatiota , jonka aikana maailman neljäs ja viides atomiase räjäytettiin Bikini-laguunissa . Sittemmin Yhdysvaltain ydinasekokeita on siirretty Enewetakin atolliin hyödyntämään yleensä suurempia saaria ja syvempiä vesiä. Molemmat atollit kuuluivat Amerikan Tyynenmeren vuoristoon.
Castle-aseiden erittäin korkea suorituskyky herätti AEC:ssä huolta siitä, että Enewetakille jo asennetun rajoitetun infrastruktuurin mahdollinen vahinko viivästyttää muita operaatioita. Lisäksi Castlen asekraatterin odotettiin olevan verrattavissa Ivy Miken kraatteriin, 10,4 megatonnin TNT-laitteeseen, joka testattiin Enewetakissa vuonna 1952, jolloin jäljelle jäi halkaisijaltaan noin 1,6 km:n kraatteri, joka merkitsi sijaintia. tuhoutunut testisaari Elugelab [2] .
Ivy Mike -testi oli maailman ensimmäinen "vesipommi", joka tuotti täyden mittakaavan lämpöydinräjähdyksen. "Ivy Mike" -laitteessa käytettiin nestemäistä deuteriumia , vedyn isotooppia, mikä teki siitä "märän" pommin. Nestemäisen deuteriumin säilyttämiseen kryogeenisissa lämpötiloissa tarvittavat monimutkaiset Dewar-mekanismit tekivät kolmikerroksisen talon korkeuden ja 82 tonnia painavasta laitteesta liian raskaan ja raskaan käytettäväksi aseena [3] . Ivy Miken menestys todisteena Teller-Ulam-pommit aloittivat tutkimuksen "kuivien" polttoaineiden käyttämisestä käytännöllisten lämpöydinaseiden luomiseen, jotta Yhdysvallat voisi aloittaa lämpöydinaseiden massatuotannon ja käyttöönoton. Lopputulokseen sisältyi litiumdeuteridi fuusiopolttoaineena Teller-Ulam-mallissa, mikä pienensi huomattavasti kokoa ja painoa ja yksinkertaisti kokonaisuutta. Operation Castle oli tarkoitus testata neljää kuivapolttoainemallia, kahta märkäpommia ja yhtä pienempää laitetta. Valtuutuksen Operation Castle -operaatioon antoi AEC:n pääjohtaja kenraalimajuri Kenneth D. Nichols 21. tammikuuta 1954.
Operaatio Castle koostui seitsemästä kokeesta, joista kaikki yhtä lukuun ottamatta oli tarkoitus suorittaa Bikini-atolilla. Alla on alkuperäinen testiaikataulu (helmikuussa 1954) [4] .
Kaikutesti peruttiin, koska nestekäyttöinen rakenne oli vanhentunut kuivapolttoaineen Bravon menestyksen seurauksena, kuten edellä mainittiin. Yankee pidettiin myös vanhentuneena, ja Jughead-laite korvattiin "Runt II" -laitteella (samanlainen kuin Union-laite), joka valmistui hätäisesti Los Alamosissa ja toimitettiin Bikineihin. Tässä versiossa molemmat märkäpolttoainelaitteet poistettiin testiaikataulusta.
Operation Castle oli tarkoitus testata litiumdeuteridia (LiD) fuusiopolttoaineena. Kiinteänä huoneenlämmössä LiD, jos se toimisi, olisi paljon käytännöllisempi kuin Ivy Miken laitteen kryogeeninen nestemäinen deuteriumpolttoaine. Samaa Teller-Ulam-periaatetta käytetään kuin Ivy Miken niin sanotussa "Makkara"-laitteessa, mutta fuusioreaktiot olivat erilaisia. Ivy Mike on yhdistänyt deuteriumin deuteriumin kanssa, mutta LiD-laitteet sulattavat deuteriumin tritiumin kanssa. Tritiumia saatiin räjähdyksen aikana säteilyttämällä litiumia nopeilla neutroneilla.
Bravo, Yankee (II) ja Union käyttivät litiumia, joka oli rikastettu isotoopilla Li-6 (Bravo ja Yankee käyttivät litiumia, joka oli rikastettu jopa 40 % Li-6, kun taas Unionissa käytetty litium oli rikastettu 95 % Li-6:een). Romeo ja Kuhn polttoaineena käytettiin luonnon litiumia (92 % Li-7, 7,5 % Li-6). Luonnollisen litiumin käyttö olisi ollut välttämätöntä Yhdysvaltojen kyvylle lisätä nopeasti ydinvarastojaan kylmän sodan ydinasekilpailun aikana, koska niin sanotut "seoskehityslaitokset" olivat varhaisessa vaiheessa linnan rakentamisen aikaan. . Ensimmäinen tehdas aloitti tuotannon vuoden 1953 lopussa.
Samanaikaisesti aseiden kehittäminen nestemäisestä deuteriumista jatkui. Vaikka kylmän sodan asevarustelukilpailu on paljon vähemmän käytännöllistä johtuen kryogeenisen laitteen kuljetukseen, käsittelyyn ja varastointiin liittyvistä logistisista ongelmista, se lisäsi elinkelpoisten lämpöydinaseiden kysyntää. "Ramrod"- ja "Jughead"-laitteet olivat nestekäyttöisiä malleja, joiden koko ja paino on pienennetty huomattavasti niin kutsutuista "makkara"-edeltäjäistään. Jughead-laite lopulta aseistettiin ja rajoittui Yhdysvaltain ilmavoimien käyttöön, kunnes "kuivalla" polttoaineella toimivat vetypommit yleistyivät.
Nektari ei ollut lämpöydinase samassa mielessä kuin muu Castle-sarja. Vaikka se käytti litiumpolttoainetta fission nopeuttamiseen, pääreaktiomateriaalina toisessa vaiheessa olivat uraani ja plutonium. Kuten Teller-Ulam-konfiguraatiossa, fissioydinräjähdystä käytettiin tuottamaan korkeita lämpötiloja ja painetta toisen halkeamismassan puristamiseksi. Muuten se olisi liian suuri ylläpitämään tehokasta reaktiota, jos se laukaistaan tavanomaisilla räjähteillä. Tämän kokeen tarkoituksena oli kehittää keskituottoisia aseita varastojen lisäämiseksi (noin 1-2 Mt vs. 4-8).
Operaation Castlen merkittävin tapahtuma oli Castle Bravo -testi. Kuiva polttoaine Bravolle oli 40 % Li-6 ja 60 % Li-7. Vain Li-6:n odotettiin tuottavan tritiumia deuteriumfuusiota varten tritiumin kanssa ; Li-7:n piti olla inertti. Kuitenkin J. Carson Mark, Los Alamosin teoreettisen suunnittelun johtaja, ehdotti, että Bravo voisi olla "valtava menestys", arvioiden, että laite voisi tuottaa 20 % enemmän räjähteitä kuin alun perin laskettiin [5] . odottamattoman suuremman saannon vuoksi myös laitteen Li-7 käy läpi tritiumin tuottaman lisääntymisen. Käytännössä Bravo ylitti odotukset 150 % tuottaen 15 Mt - noin 1000 kertaa tehokkaampi kuin Hiroshimassa käytetty Little Boy -ase. Castle Bravo on säilynyt tähän päivään asti, suurin Yhdysvaltojen koskaan suorittama räjähdys ja maailman viidenneksi suurin vetypommin räjähdys.
Suuri osa Bikini-atollin pysyvästä infrastruktuurista vaurioitui pahasti. Voimakas lämpöleima sytytti tulipalon kaukaa Eneun saarella (Bikini-atollin perussaari) [6] . Seurannut laskeuma saastuttaa atollin niin pahasti, että JTF-7 ei kyennyt lähestymään sitä 24 tuntiin testin jälkeen, ja silloinkin altistusaika oli rajoitettu. Sateen ajautuessa itään, lisää atolleja saastui palaneiden vedenalaisten korallirantojen radioaktiivinen kalsiumtuhka. Vaikka atollit evakuoitiin pian testin jälkeen, 239 marsalkkalaista Utirikin, Rongelapin ja Ailinginaen atolleilla altistui merkittävälle säteilyaltistukselle. Myös 28 Rongerikin atollille sijoitettua amerikkalaista paljastui. Tartunnan saaneiden ihmisten seurantatutkimukset aloitettiin pian räjähdyksen jälkeen osana hanketta 4.1, ja vaikka säteilyaltistuksen lyhytaikaiset vaikutukset useimmissa Marshallesissa olivat lieviä ja/tai vaikeasti korreloitavissa, pitkän aikavälin vaikutukset olivat selvät. Lisäksi Daigo Fukuryu Maru -aluksella olleet 23 japanilaista kalastajaa altistuivat korkealle säteilylle. Heillä oli säteilymyrkytysoireita ja yksi miehistön jäsen kuoli syyskuussa 1954.
| Pommi | alkamispäivämäärä | Tarkistuksen päivämäärä | Alkutuotto | Tarkistettu tuotto |
|---|---|---|---|---|
| liitto | 11. maaliskuuta 1954 | 22. huhtikuuta 1954 | 3-4 Mt | 5-10 Mt |
| Jenkit | 22. maaliskuuta 1954 | 27. huhtikuuta 1954 | 8,0 Mt | 9,5 Mt |
| Nektaria | 5. huhtikuuta 1954 | 20. huhtikuuta 1954 | 1,8 Mt | 1,0-3,0 Mt |
| Romeo | 15. huhtikuuta 1954 | 27. huhtikuuta 1954 | 4,0 Mt | 8,0 Mt |
| kun | 22. huhtikuuta 1954 | 7. huhtikuuta 1954 | 1,0 Mt | 1,5 Mt |
Operaation Castle -operaation edetessä lisääntynyt sademäärä pakotti testaamaan testipaikkoja uudelleen. Vaikka suurin osa testeistä suunniteltiin proomuille Iroij-hiekkapatereista, osa niistä siirrettiin Bravo- ja Union-kraattereille. Lisäksi Castle Nectar siirrettiin Bikini-atollista Ivy Mike -kraateriin Enewetokissa turvallisuuden vuoksi, koska Bikinit olivat edelleen voimakkaasti saastuneet aikaisemmista testeistä [7] .
Viimeinen koe Operaatiolinnassa pidettiin 14. toukokuuta 1954.
Operaatio Castle oli ehdoton menestys kuivapolttoainelaitteiden käyttöönotossa. Bravo-malli aseistautui nopeasti, ja sen uskotaan olevan Mk-21-painovoimapommin esi-isä. Mk-21-projekti alkoi 26. maaliskuuta 1954 (vain kolme viikkoa Bravon jälkeen), jolloin 275 aseen tuotanto alkoi vuoden 1955 lopulla. Luonnolliseen litiumiin perustuva Romeo kehitettiin nopeasti Mk-17- pommiksi , Yhdysvaltojen ensimmäiseksi levitettäväksi pommiksi [8] . ja vuoden 1954 puoliväliin mennessä se oli strategisten joukkojen käytettävissä suojakeinona hätätilanteissa. Suurin osa Castlen kuivalla polttoaineella toimivista laitteista ilmestyi lopulta luetteloon, ja lopulta ne perivät suurimman osan fuusiokokoonpanoista.
Sitä vastoin Livermoren Kuhnin kaava epäonnistui. Luonnollista litiumia ja pitkälle muunneltua Teller-Ulam-konfiguraatiota käyttävissä testeissä saatiin vain 110 kilotonnia, ja odotettu tuotto oli 1,5 megatonnia.