Генри Смит - Атомная энергия для военных целей

8.64. Чтобы достигнуть своих целей, группа охраны здоровья работала в трех главных направлениях:

(1) Обследование состояния здоровья перед наймом на работу и частые повторные осмотры, особенно тех лиц, которые могли подвергаться действию излучений.

(2) Установление безвредных для организма доз излучения и разработка приборов для измерения интенсивности и длительности действия излучений на персонал; советы по ограждению от излучений и пр.; непрерывное измерение интенсивности радиации в различных местах установки; измерение заражения излучениями одежды, лабораторных столов, отработанной воды, воздуха и пр.

(3) Проведение исследований по влиянию на людей и животных различных типов излучения и по влиянию заглатывания и вдыхания различных радиоактивных или токсических материалов, как например, продуктов деления, урана и плутония.

8.65. В качестве главного критерия того, подвергалось ли данное лицо избыточному облучению, применялся подсчет белых кровяных шариков. Наблюдался целый ряд случаев ненормально низкого их числа, и это ставилось в связь со степенью избыточности экспозиции. Лица, особенно, пострадавшие от влияния излучений, переводились на другую работу или получали кратковременный отпуск; постоянные болезненные явления не были обнаружены ни у кого.

8.66. В то же время обнаружилось, что подсчет белых кровяных шариков не является вполне надежным критерием. Опыты над животными показали, что серьезный ущерб здоровью может быть нанесен еще до того, как подсчет белых кровяных шариков укажет на опасность. Поэтому были поставлены более детально разработанные опыты по анализу крови над специально подобранными индивидуумами и животными в надежде найти средство для более раннего прогноза грозящей опасности для здоровья.

8.67. На секции охраны здоровья лежала главная ответственность за конструирование карманных приборов для определения экспозиции персонала при облучении. Первым из таких приборов был простой электроскоп, размерами и формой напоминавший вечное перо. Такие приборы электростатически заряжались каждое утро, а их показания проверялись в конце дня. Степень их разрядки указывала на общую величину ионизующего излучения, действию которого они подвергались. К сожалению, ни один из них не оказался достаточно надежным, хотя ошибка при отсчете показаний почти всегда была в нужную сторону, а именно, в сторону преувеличения экспозиции. В первоначальный период была установлена практика выдавать по два карманных прибора каждому, кто вступал в опасную зону. Показания записывались в момент выдачи прибора и при его возвращении. Самые приборы непрерывно, хотя и медленно, совершенствовались. Позднее секция охраны здоровья ввела в употребление «жетоны» из пленки маленькие кусочки пленки, которые периодически проявлялись и исследовались на почернение от радиации. Эти приборы для отдельных лиц были дополнительной и, вероятно, излишней предосторожностью. Постоянных экранированных укрытий одной лишь капитальной защиты было вполне достаточно. Ее действие подвергалось частой проверке при помощи стационарных или переносных приборов.

8.68. В части конструирования и применения различных приборов секция охраны здоровья работала в сотрудничестве с секцией физики. Имелся прибор, называвшийся «Снизи», для измерения концентрации радиоактивной пыли в воздухе и «Плутон» для измерения заражения α-излучающими веществами (обычно плутонием) лабораторных столов и другого оборудования. Применялись также приборы для проверки зараженности лабораторной одежды до и после стирки. У выходных дверей некоторых лабораторий висели приборы, дававшие тревожные сигналы, если мимо них проходил кто-либо, чья одежда, кожа или волосы заражены излучениями. Кроме того, производились регулярные осмотры лабораторных помещений.

8.69. Одно из производившихся исследований относилось к метеорологии. Было важно узнать, распространяются ли в Клинтоне и в Хэнфорде вместе с отходящими газами радиоактивные продукты деления в опасных концентрациях. Так как поведение этих газов сильно зависит от атмосферных условий, то в течение многих месяцев производились соответствующие исследования в местах расположения обоих заводов, после чего были установлены определенные требования к обработке отходящих газов.

8.70. Так как и объем и разнообразие видов излучения в этом предприятии совершенно беспрецедентны, то были применены все возможные меры предосторожности. Однако, для определения достаточности этих предосторожностей не было никаких надежных средств. Необходимо было сколь возможно пополнить прежние знания. Для этой цели был намечен и проведен ряд опытов над животными в трех главных направлениях по обширной программе: (1) облучение нейтронами и α-, β- и γ-излучением, (2) введение внутрь организма урана, плутония и продуктов деления, (3) вдыхание урана, плутония и продуктов деления. Эти эксперименты проводились в Чикаго, в Клинтоне и в Калифорнийском университете, главным образом, д-рами Колом и Гамильтоном под общим руководством д-ра Стоуна. Были получены многочисленные и ценные результаты.

8.71. Как объем книги, так и ограничения, налагаемые секретностью, не допускают детализации отчета по работе лабораторий и заводов в отношении выработки плутония.

8.72. Для работы установки основными являются два типа поглощения нейтронов: (1) поглощение ураном-235, приводящее к делению, являющееся источником новых нейтронов, и поддерживающее цепную реакцию, (2) поглощение ураном-238, приводящее к образованию плутония.

8.73. Ход ядерной цепной реакции в гетерогенном котле с графитовым замедлителем можно описать, проследив одно поколение нейтронов. Первоначальное число быстрых нейтронов немного увеличивается благодаря делениям на быстрых нейтронах, затем уменьшается ввиду резонансного поглощения в U-238 и, далее, еще уменьшается вследствие поглощения тепловых нейтронов в графите и в других материалах, а также вследствие вылета. Оставшиеся медленные нейтроны вызывают деления в U-235, которые в свою очередь создают новое поколение быстрых нейтронов, подобное предыдущему.

8.74. Окончательный продукт плутоний должен быть отделен с помощью химических процессов от сравнимого с ним количества продуктов деления и от много большего количества урана. Процесс отделения, выбранный из нескольких возможных, состоит из ряда реакций, включающих осаждение с носителями, растворение, окисление и восстановление.

8.75. Цепная реакция изучалась на котле малой мощности в Аргоннской лаборатории с начала 1943 года. Как цепная реакция, так и химические процессы отделения, исследовались также в Клинтонской лаборатории, начиная с ноября 1943 года, причем там было получено заметное количество плутония.

8.76. Постройка главной промышленной установки в Хэнфорде (шт. Вашингтон) началась в 1943 году. а первый большой котел был введен в действие в сентябре 1944 г. С лета 1945 г. работала уже вся установка, причем все котлы и химико-разделительные устройства работали лучше, чем это можно было предвидеть.

8.77. Многочисленные исследования были проведены по применению тяжелой воды в качестве замедлителя; в Аргоннской лаборатории был построен экспериментальный котел с тяжелой водой в качестве замедлителя. От планов постройки производственной установки, применяющей тяжелую воду, пришлось отказаться.

8.78. Секция охраны здоровья действовала по трем главным направлениям: (1) медицинский осмотр персонала, (2) советы, касающиеся опасности облучения, и постоянный контроль в рабочих условиях и (3) исследования влияния излучений. Тщательное планирование и исчерпывающая исследовательская работа этой секции привели к выдающимся достижениям в области охраны здоровья в Хэнфорде и в других местах.

9.1. Возможность изготовления атомной бомбы из U-235 была установлена до того. как был открыт плутоний. Так как давно было ясно, что разделение изотопов урана явится прямым и главным этапом в производстве такой бомбы, то методы разделения изотопов урана были предметом тщательных исследований в течение по меньшей мере шести лет. В то же время, как только было установлено, что выделение дейтерия тоже имеет большое значение, стал изучаться вопрос о разделении не только изотопов урана, но и изотопов водорода. В настоящей главе рассматриваются общие проблемы разделения изотопов. Последующие главы представляют собой подробное описание отдельных процессов.