“曼哈頓計(jì)劃”中的駭人事故

姜森

奧本海默（右）講解核試爆

近期熱映的美國影片《奧本海默》，展示了全球第一款核武器的研發(fā)過程。細(xì)心的觀眾發(fā)現(xiàn)，影片中的科學(xué)家沒有做任何防護(hù)，甚至連防護(hù)手套都沒有戴——他們不擔(dān)心遭受核輻射嗎？事實(shí)上，特定的歷史條件和環(huán)境，導(dǎo)致“曼哈頓計(jì)劃”中發(fā)生了兩起可怕的核輻射事故。

美國《歷史》雜志在解讀影片《奧本海默》的報(bào)道中指出，“曼哈頓計(jì)劃”遵循的是被后人稱之為“奇特”的安全觀?？蒲腥藛T和美國軍方更多地關(guān)注該計(jì)劃能否一舉成功，從而讓美國擁有碾軋納粹德國和日本的武力，而忽視了真正的安全問題。

“搔弄一條沉睡之龍的尾巴”

《奧本海默》沒有展現(xiàn)出防護(hù)服，并非為了影片的觀賞效果——科學(xué)家并不是只有穿著西裝才像樣。在真實(shí)的歷史中，“曼哈頓計(jì)劃”中的科研人員如同搭積木一般設(shè)計(jì)制造出了核武器。二戰(zhàn)期間形勢(shì)嚴(yán)峻，任務(wù)緊迫，物資相對(duì)匱乏。再加上這是人類首次嘗試開發(fā)核武器，且放射性物質(zhì)都處于隔離狀態(tài)，所以沒有人想到做個(gè)人防護(hù)。

根據(jù)原子彈的原理，核裂變反應(yīng)就是重核原子經(jīng)中子撞擊后，裂變成較輕的原子，同時(shí)釋放出更多的中子，由此形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。在核裂變反應(yīng)中，有亞臨界、臨界和超臨界三種狀態(tài)。要促成核裂變反應(yīng)，當(dāng)時(shí)最簡(jiǎn)單的操作就是把钚、鎵兩個(gè)半球合并在一起，即進(jìn)入亞臨界狀態(tài)，釋放出大量中子；中子撞擊密閉的反射板回流，引發(fā)更多的原子裂變，如此反復(fù)，就進(jìn)入臨界狀態(tài)；之后鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就會(huì)發(fā)生，即進(jìn)入超臨界狀態(tài)，相當(dāng)于核彈爆炸，并發(fā)出肉眼可見的“死亡藍(lán)光”。

當(dāng)時(shí)科研人員用碳化鎢作為反射板。為了既能觀察亞臨界狀態(tài)并測(cè)定數(shù)據(jù)，又不會(huì)進(jìn)入災(zāi)難性的臨界狀態(tài)，科研人員在反射板上留下出口，讓中子能夠逃逸出來，同時(shí)觀測(cè)并計(jì)算亞臨界和臨界狀態(tài)的數(shù)據(jù)變化。這些數(shù)據(jù)對(duì)于核武器的使用以及未來核能設(shè)施的運(yùn)用都具有重要意義。

亞臨界和臨界狀態(tài)僅一線之隔，風(fēng)險(xiǎn)很大?？茖W(xué)家費(fèi)米警告說，這樣的實(shí)驗(yàn)猶如“搔弄一條沉睡之龍的尾巴”。需要說明的是，即使實(shí)驗(yàn)室中出現(xiàn)臨界及超臨界狀態(tài)，也不會(huì)像核彈爆炸那樣產(chǎn)生巨大的破壞力。但這種實(shí)驗(yàn)對(duì)于操作者來說，相當(dāng)于“徘徊在死神身邊”。

近距離遭受核輻射

“曼哈頓計(jì)劃”的實(shí)施地——洛斯阿拉莫斯發(fā)生過兩起重大核輻射事故，都是由名為“惡魔核心”的钚球引發(fā)的。

當(dāng)時(shí)美國科學(xué)家共制造了4顆钚球，其中兩顆發(fā)展為投放到日本廣島和長(zhǎng)崎的原子彈。美國當(dāng)時(shí)的計(jì)劃是：如果日本仍拒絕投降，就繼續(xù)投放原子彈。日本在1945年8月15日宣布無條件投降。剩余的兩顆钚球存放在洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室，“惡魔核心”繼續(xù)供科研人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

引發(fā)事故的兩名科學(xué)家是哈里·達(dá)里安和路易斯·斯羅廷。

先來看哈里引發(fā)的事故。1945年8月21日晚上，原本已經(jīng)下班的哈里在酒吧與同事一起喝酒。他突發(fā)靈感，于是返回實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置中有碳化鎢充當(dāng)反射板。哈里用碳化鎢板圍出密閉空間，僅留下一個(gè)小口以供中子逸出。

他手上拿著一片碳化鎢，在出口處測(cè)試臨界狀態(tài)。突然，哈里的手一抖，碳化鎢片正好掉在僅有的出口處，徹底堵死了中子溢出的通道。大量中子瞬間反射回流，恐怖的“死亡藍(lán)光”閃現(xiàn)，示波器的數(shù)值爆表——鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生了！

哈里見狀一刻也沒有猶豫，直接徒手拿掉了那片碳化鎢。中子得以快速逸出，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)終止，藍(lán)光消失了。

此時(shí)，實(shí)驗(yàn)室門口的一名保安并不知道發(fā)生了什么事。他聽到哈里弄出了很大響動(dòng)，于是探身進(jìn)來問道：“出什么意外了嗎？如果是的話，您記得填表記錄?！惫锇c坐在地上，受到核輻射的他這才意識(shí)到，附近還有一名保安。他趕忙大喊：“跑！有多遠(yuǎn)跑多遠(yuǎn)！”

哈里在拿掉碳化鎢片時(shí)，覺得有一股熱浪流經(jīng)自己的手，沒有其他的不適感。但他知道，自己完了——已經(jīng)近距離遭受核輻射，身體的免疫系統(tǒng)被摧毀只是時(shí)間問題。在入院數(shù)小時(shí)后，哈里的免疫系統(tǒng)崩潰了，那只移動(dòng)過碳化鎢片的手開始潰爛。25天后，哈里死于重度核輻射。現(xiàn)場(chǎng)的那名保安也遭受了一定的核輻射，在事故發(fā)生33年后死于白血病。

這起事故并沒有讓科研人員產(chǎn)生足夠的警惕，危險(xiǎn)的臨界測(cè)試還在繼續(xù)，而且還是那顆似乎遭到詛咒的“惡魔核心”。

第二起事故是路易斯引發(fā)的。他平時(shí)老是穿著牛仔褲，行為放蕩不羈，工作風(fēng)格大膽，喜歡冒險(xiǎn)。他放棄了碳化鎢，改用金屬鈹做了由兩個(gè)半球組成的罩子，罩住钚球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，留出縫隙供中子逸出。罩子一旦閉合，亞臨界狀態(tài)中的钚球釋放出的中子就會(huì)全部反射回流，從而進(jìn)入臨界狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

路易斯的方法是把螺絲刀尖卡在鈹罩中間，留出縫隙讓中子逸出。他靠調(diào)節(jié)手中的螺絲刀來控制縫隙的大小——這其實(shí)是很不安全的做法。

哈里引發(fā)的事故僅過去了9個(gè)月。這一天，路易斯和其他7名科研人員進(jìn)行亞臨界實(shí)驗(yàn)。路易斯小心翼翼地控制著螺絲刀，調(diào)整縫隙大小，其他人記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相關(guān)研究。一切似乎都很順利。就在這時(shí)，一名科研人員在拿表單時(shí)，不小心把一個(gè)咖啡杯帶落到地上摔碎了。突出其來的聲響把路易斯嚇了一跳，他手一滑——鈹罩閉合。瞬間，恐怖的藍(lán)光照亮了整個(gè)實(shí)驗(yàn)室。

首枚用于核試爆的原子彈

路易斯見狀立刻徒手掰開鈹罩，整個(gè)事故持續(xù)的時(shí)間不到一秒鐘。路易斯感覺自己的手被熱浪燙到了。其他人見狀想湊過來，路易斯趕忙叫大家先不要?jiǎng)?，然后朝每個(gè)人扔了一顆粉筆頭，讓他們標(biāo)出各自站立的位置，再迅速遠(yuǎn)離。

路易斯趁自己意識(shí)還清醒，根據(jù)距離在黑板上計(jì)算出每個(gè)人遭受的大致輻射量。做完這些后，他無力地癱坐在地上，喃喃自語道：“我盡力了?！庇挟?dāng)時(shí)站在遠(yuǎn)處的人聽到，路易斯說的是“我死定了”。后來這無法考證了，因?yàn)槁芬姿购芸炀烷_始嘔吐，說不出話——他的免疫系統(tǒng)開始瓦解。僅9天后，路易斯死在醫(yī)院的氧氣帳篷里。

由于當(dāng)時(shí)路易斯擋住了大部分輻射，所以其他科研人員算是逃過一劫。但離他比較近的兩人，在10多年后有一人死于白血病，另一人死于心肌梗塞。

兩起事故之后，“惡魔核心”不再被允許進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。美軍原本打算把它改裝成原子彈，運(yùn)到比基尼環(huán)礁進(jìn)行試爆，但由于擔(dān)心有殘留的中子輻射，傷及改裝人員，這項(xiàng)計(jì)劃沒有實(shí)施。最后，“惡魔核心”在嚴(yán)密防護(hù)的情況下被拆解報(bào)廢，其中的核原料被回收用于其他研究。

蒙在鼓里的居民

在美軍選址洛斯阿拉莫斯時(shí)，那里并非如影片中展現(xiàn)的一片荒漠，而是住著32戶西語裔居民。當(dāng)時(shí)荷槍實(shí)彈的美軍要求他們?cè)?8小時(shí)內(nèi)遷出。當(dāng)?shù)鼐用駸o法把牲畜帶走，官方要求“要么放生，要么直接殺掉”。

更具爭(zhēng)議的事情還在后面：在“三位一體”（由奧本海默親自命名）核試爆前，半徑80千米內(nèi)住著1萬多名居民，他們對(duì)此毫不知情，成為全球第一批受到核試爆影響的人。美軍是為了“曼哈頓計(jì)劃”的“安全性”才這樣做的，而這里的“安全”指的是嚴(yán)防情報(bào)外泄。

核試爆后，有放射性的白色粉塵落到居民區(qū)。一些不明就里的小孩子還以為下雪了，甚至對(duì)粉塵進(jìn)行把玩。其實(shí)當(dāng)?shù)氐妮椛渲当劝踩蹈叱錾先f倍。

1945年后的一些調(diào)查研究顯示，洛斯阿拉莫斯當(dāng)?shù)鼐用袷艿搅艘欢ǔ潭鹊妮椛溆绊?，總體上患癌癥的概率有所增大。因?yàn)楫?dāng)時(shí)是人類首次進(jìn)行核試爆，相關(guān)法律規(guī)定極不完善，致使這些受到影響的居民難以得到賠償。

“只許成功，不許失敗”

在影片《奧本海默》中，核試爆的時(shí)間被推遲了。這并非影片為了營造緊張氣氛而設(shè)計(jì)的橋段。當(dāng)時(shí)在“只許成功，不許失敗”的目標(biāo)下，一切都是為了安全順利地實(shí)施核試爆。

核試爆地點(diǎn)有8個(gè)候選位置，但由于執(zhí)掌“曼哈頓計(jì)劃”的萊斯利·格羅夫斯將軍不喜歡和其他軍事基地的指揮官打交道，所以選址新墨西哥州的候選點(diǎn)，即洛斯阿拉莫斯附近。核試爆原計(jì)劃在凌晨4時(shí)，但因?yàn)楫?dāng)時(shí)下起暴雨，空中電閃雷鳴，為安全起見只能推遲，試爆時(shí)間一拖再拖。據(jù)說當(dāng)時(shí)的天氣很不正常，雷雨交加在當(dāng)?shù)厥呛苌僖姷?，而且附近的很多?dòng)物都表現(xiàn)出異樣。待雨小了一些，奧本海默決定在5時(shí)30分引爆核彈。當(dāng)時(shí)有兩架B-29轟炸機(jī)在空中盤旋觀察，以確保核試爆順利進(jìn)行——這在影片中并沒有展現(xiàn)出來。

影片展現(xiàn)了一個(gè)細(xì)節(jié)：有科學(xué)家計(jì)算出核試爆可能點(diǎn)燃大氣層，從而令地球毀滅——這不是為了增加戲劇張力而虛構(gòu)的。在真實(shí)歷史中，科學(xué)家確實(shí)一度擔(dān)心會(huì)發(fā)生這種情況，并反復(fù)進(jìn)行計(jì)算。簡(jiǎn)單來說，科學(xué)家擔(dān)心核試爆產(chǎn)生的高溫會(huì)讓空氣和海洋中的氫原子聚合成氦原子，從而引發(fā)核聚變反應(yīng)——地球就成了一枚巨大的氫彈。不過經(jīng)過計(jì)算，科學(xué)家認(rèn)為當(dāng)核試爆的影響范圍抵達(dá)大氣層后，溫度不足以引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，其概率接近于零。如今，全球發(fā)生過大大小小2000多次核爆炸，驗(yàn)證了當(dāng)時(shí)科學(xué)家的計(jì)算結(jié)果。

未能共享安全經(jīng)驗(yàn)

早在1939年8月，愛因斯坦和西拉德就給羅斯福寫信，建議美國先于納粹德國進(jìn)行核武器研發(fā)。羅斯福在當(dāng)年10月要求國家標(biāo)準(zhǔn)局組建“鈾顧問團(tuán)”，之后更名為“S-1執(zhí)行委員會(huì)”——這就是“曼哈頓計(jì)劃”的發(fā)端。當(dāng)時(shí)該機(jī)構(gòu)中還沒有奧本海默的身影。

從1939年10月到1941年，美國軍方開展了一些關(guān)于核裂變的研究，相關(guān)實(shí)驗(yàn)有一部分由美國海軍主導(dǎo)，也有美政府直接撥款的項(xiàng)目。到1941年10月，羅斯福總統(tǒng)決定讓美國陸軍包下整個(gè)研發(fā)核武器的項(xiàng)目，因?yàn)樗X得陸軍比海軍更有經(jīng)驗(yàn)。1941年12月7日，日本偷襲珍珠港，美國對(duì)日本宣戰(zhàn)，這更加令研制核武器的計(jì)劃提上日程。羅斯福大筆一揮，將款項(xiàng)劃撥給美國陸軍，由陸軍少將萊斯利·格羅夫斯領(lǐng)導(dǎo)。

需要指出的是，美國海軍沒有向陸軍分享任何有關(guān)前期核研究的經(jīng)驗(yàn)，包括安全經(jīng)驗(yàn)。由此可見美國各軍種之間的明爭(zhēng)暗斗。因此，“曼哈頓計(jì)劃”在安全防護(hù)方面可以說是白紙一張。直到這時(shí)，奧本海默才開始參與相關(guān)工作。

這是由美國陸軍主導(dǎo)的武器研發(fā)工作，陸軍參與了該計(jì)劃的部分工程建設(shè)，工程指揮部設(shè)在紐約曼哈頓。在建設(shè)洛斯阿拉莫斯小鎮(zhèn)時(shí)，美國工程部隊(duì)稱那里為“曼哈頓工程區(qū)”，久而久之，美軍研制核武器的項(xiàng)目就被稱為“曼哈頓計(jì)劃”。其實(shí)美國陸軍的這一項(xiàng)目有官方代號(hào)——“代用材料發(fā)展項(xiàng)目”，顯然“曼哈頓計(jì)劃”更易被媒體和公眾所接受。

“曼哈頓計(jì)劃”選址洛斯阿拉莫斯的原因，是早年奧本海默曾在那里養(yǎng)病，他很喜歡那里。奧本海默的意見固然重要，但最終確定該地點(diǎn)的是格羅夫斯少將。

除了新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯，田納西州的橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)安裝工程，以及制造濃縮鈾，芝加哥有提煉钚的先導(dǎo)工廠。這些都是研發(fā)核武器所不可或缺的重點(diǎn)項(xiàng)目。美軍在這方面顯然特別注重“信息安全”，要求各個(gè)研發(fā)基地之間斷絕任何人員交流。

編輯：姚志剛? ?winter-yao@163.com