Koboltbomb

En koboltbomb är en typ av " saltad bomb ": ett kärnvapen utformat för att producera ökade mängder radioaktivt nedfall , avsett att förorena ett stort område med radioaktivt material , potentiellt i syfte att radiologisk krigföring , ömsesidigt säkerställd förstörelse eller som domedagsanordningar .

Historia

Konceptet med en koboltbomb beskrevs ursprungligen i ett radioprogram av fysikern Leó Szilárd den 26 februari 1950. Hans avsikt var inte att föreslå att ett sådant vapen skulle byggas, utan att visa att kärnvapentekniken snart skulle nå den punkt där den kan avsluta mänskligt liv på jorden, en domedagsanordning .

Operation Antler /Round 1-testet av britterna vid Tadje-platsen i Maralinga-området i Australien den 14 september 1957, testade en bomb med koboltpellets som ett radiokemiskt spårämne för att uppskatta avkastningen. Detta ansågs vara ett misslyckande och experimentet upprepades inte. I Ryssland producerade det tredubbla " taiga " kärnsalvotestet, som en del av det preliminära Pechora–Kama-kanalens projekt i mars 1971, relativt stora mängder kobolt-60 ( ⁶⁰ Co eller Co-60) från stålet som omgav Taiga-enheterna, med denna fusionsgenererade neutronaktiveringsprodukt som svarade för ungefär hälften av gammadosen 2011 på testplatsen. Det höga procentuella bidraget beror till stor del på att enheterna i första hand använde fusion snarare än fissionsreaktioner, så mängden gamma-emitterande cesium-137 nedfall var jämförelsevis låg. Fotosyntetiserande vegetation finns runt om i sjön som bildades.

2015 läckte en sida från en uppenbar rysk kärnvapentorpeddesign . Designen fick titeln " Oceanic Multipurpose System Status-6 ", som senare fick det officiella namnet Poseidon . Dokumentet angav att torpeden skulle skapa "vida områden av radioaktiv förorening, vilket gör dem oanvändbara för militär, ekonomisk eller annan verksamhet under lång tid." Dess nyttolast skulle vara "många tiotals megaton i avkastning". Den ryska regeringstidningen Rossiiskaya Gazeta spekulerade i att stridsspetsen skulle vara en koboltbomb. Det är inte känt om Status-6 är ett riktigt projekt, eller om det är rysk desinformation. I 2018 uppgav Pentagons årliga Nuclear Posture Review att Ryssland utvecklar ett system som kallas "Status-6 Oceanic Multipurpose System". Om Status-6 existerar är det inte allmänt känt om den läckta designen från 2015 är korrekt, inte heller om 2015 års påstående att torpeden kan vara en koboltbomb är äkta. Bland andra kommentarer om det skrev Edward Moore Geist en artikel där han säger att "ryska beslutsfattare skulle ha lite förtroende för att dessa områden skulle vara på de avsedda platserna" och ryska militärexperter citeras för att säga att "robottorpeder skulle kunna ha andra syften, som att leverera djuphavsutrustning eller installera övervakningsanordningar."

Mekanism

En koboltbomb kan tillverkas genom att placera en mängd vanlig koboltmetall ( ⁵⁹ Co) runt en termonukleär bomb . När bomben exploderar neutronerna som produceras av fusionsreaktionen i sekundärsteget av termonukleära bombens explosion omvandla kobolten till den radioaktiva kobolt-60, som skulle förångas av explosionen. Kobolten skulle sedan kondensera och falla tillbaka till jorden med damm och skräp från explosionen och förorena marken.

Den avsatta kobolt-60 skulle ha en halveringstid på 5,27 år, sönderfalla till ⁶⁰ Ni och avge två gammastrålar med energier på 1,17 och 1,33 MeV , därför är reaktionens övergripande nukleära ekvation:

⁵⁹₂₇ Co
+ n →
⁶⁰₂₇ Co
→
⁶⁰₂₈ Ni
+ e ⁻ + gammastrålar.

Nickel-60 är en stabil isotop och genomgår inga ytterligare sönderfall efter att transmutationen är klar.

Halveringstiden på 5,27 år för ⁶⁰ Co är tillräckligt lång för att låta den sedimentera innan betydande sönderfall har inträffat, och för att göra det opraktiskt att vänta i skyddsrum på att det ska sönderfalla, men ändå kort nog att intensiv strålning produceras. Många isotoper är mer radioaktiva ( guld-198 , tantal-182 , zink-65 , natrium-24 och många fler), men de skulle sönderfalla snabbare, vilket möjligen tillåter en del befolkning att överleva i skyddsrum.

Nedfall från koboltbomber kontra andra kärnvapen

Fissionsprodukter är mer dödliga än neutronaktiverad kobolt under de första veckorna efter detonation. Efter en till sex månader förfaller klyvningsprodukterna från till och med ett termonukleärt vapen med stor avkastning till nivåer som kan tolereras av människor. Det termonukleära vapnet med hög avkastning i två steg (en klyvningsutlösare/primär med en sekundär fusion-fission) är således automatiskt ett vapen för radiologisk krigföring, men dess nedfall sönderfaller mycket snabbare än en koboltbomb. En koboltbombs nedfall skulle å andra sidan göra att drabbade områden effektivt fastnat i detta mellantillstånd i årtionden: beboeligt, men inte säkert för konstant beboelse.

Inledningsvis är gammastrålning från klyvningsprodukterna från en fission-fusion-fission-bomb med likvärdig storlek mycket mer intensiv än Co-60 : 15 000 gånger mer intensiv vid 1 timme; 35 gånger mer intensiv vid 1 vecka; 5 gånger mer intensiv vid 1 månad; och ungefär lika vid 6 månader. Därefter sjunker strålningsnivåerna från fissionsprodukter snabbt, så att Co-60-nedfallet är 8 gånger mer intensivt än fission vid 1 år och 150 gånger mer intensivt vid 5 år. De mycket långlivade isotoper som produceras av fission skulle gå om ⁶⁰ Co igen efter cirka 75 år.

Fullständig 100 % konvertering till Co-60 är osannolik; ett brittiskt experiment vid Maralinga 1957 visade att Co-59:s neutronabsorptionsförmåga var mycket lägre än förutspått, vilket resulterade i en mycket begränsad bildning av Co-60-isotop i praktiken.

Dessutom avsätts inte nedfallet jämnt över hela vägen medvind från en detonation, så vissa områden skulle vara relativt opåverkade av nedfall och jorden skulle inte göras livlös av en koboltbomb. Nedfallet och förödelsen efter en kärnvapendetonation skalar inte uppåt linjärt med det explosiva utbytet (motsvarande ton TNT). Som ett resultat, konceptet "overkill" - idén att man helt enkelt kan uppskatta förstörelsen och nedfallet som skapas av ett termonukleärt vapen av den storlek som postulerades av Leo Szilards "koboltbomb" tankeexperiment genom att extrapolera från effekterna av termonukleära vapen av mindre ger — är felaktig. ^{[ tveksamt – diskutera ]} Men kärnkraftsanordningar som exploderade på hög höjd resulterar i mycket mer utbredd men långsammare nedfall, särskilt för smutsiga eller koboltliknande vapen. De radioaktiva isotoperna fångas i de naturliga globala meteorologiska processerna som, på grund av isotopens extraordinära hårdhet, kommer att cirkulera många gånger under kondens- och avdunstningsprocessen, vilket resulterar i global spridning och effektiv förstörelse av användbart vatten för växter, landdjur, människor och havsliv.

Exempel på strålningsnivåer kontra tid

För den typ av strålning som ges av en koboltbomb kan dosen mätt i sievert (Sv) och grått (Gy) behandlas som likvärdig. Detta beror på att den relevanta skadliga strålningen från kobolt-60 är gammastrålar . Vid omvandling mellan sievert och grått för gammastrålar strålningstypens viktningsfaktor att vara 1, och strålningen kommer att vara en starkt penetrerande strålning spridd jämnt över kroppen så viktningsfaktorn för vävnadstypen blir också 1.

Antag att en koboltbomb avsätter intensivt nedfall som orsakar en doshastighet på 10 Sv per timme. Vid denna doshastighet skulle varje oskyddad person som utsätts för nedfallet få en dödlig dos på cirka 30 minuter (under antagande av en dödlig mediandos på 5 Sv). Människor i välbyggda skyddsrum skulle vara säkra på grund av strålskärmning .

Efter en halveringstid på 5,27 år kommer bara hälften av kobolt-60 att ha sönderfallit, och doshastigheten i det drabbade området skulle vara 5 Sv/timme. Vid denna doshastighet skulle en person som utsätts för strålningen få en dödlig dos på 1 timme.
Efter 10 halveringstider (ca 53 år) skulle doshastigheten ha sjunkit till cirka 10 mSv/timme. Vid denna tidpunkt kan en frisk person tillbringa upp till 4 dagar utsatt för nedfallet utan omedelbara effekter. Långtidseffekter av denna exponering skulle vara ökad risk att utveckla cancer . Vid den 4:e dagen kommer den ackumulerade dosen att vara cirka 1 Sv, då de första symtomen på akut strålningssyndrom kan uppträda.
Efter 20 halveringstider (cirka 105 år) skulle doshastigheten ha sjunkit till cirka 10 μSv/timme. I detta skede kan människor förbli oskyddade på heltid eftersom deras årliga stråldos skulle vara cirka 80 mSv. Denna årliga doshastighet är cirka 30 gånger högre än den genomsnittliga naturliga bakgrundsstrålningshastigheten på 2,4 mSv/år, men inom dess variation. Vid denna doshastighet skulle orsakssamband till cancerincidens vara svårt att fastställa.
Efter 25 halveringstider (cirka 130 år) skulle doshastigheten från kobolt-60 ha sjunkit till mindre än 0,4 μSv/timme och kunde anses vara försumbar.

Sanering

Det kan vara möjligt att dekontaminera relativt små områden som förorenats av en koboltbomb med utrustning som grävmaskiner och bulldozers täckta med blyglas , liknande de som används i Lake Chagan- projektet. Genom att skumma bort det tunna lagret av nedfall på matjordens yta och gräva ner det i likt ett djupt dike tillsammans med att isolera det från grundvattenkällor , minskas gammaluftdosen i storleksordningar. Saneringen efter Goiânia-olyckan i Brasilien 1987 och möjligheten till en " smutsig bomb " med Co-60, som har likheter med miljön som man skulle ställas inför efter att en kärnvapenavgivande koboltbombs nedfall hade lagt sig, har föranlett uppfinningen av "Sequestration Coatings" och billiga vätskefassorbenter för Co-60 som ytterligare skulle hjälpa till med dekontaminering , inklusive vatten.

I populärkulturen

I Nevil Shutes roman On the Beach (1957) nämns koboltbomber som orsaken till den dödliga radioaktivitet som närmar sig Australien. Koboltbomben var en symbol för människans hybris.
I City of Fear (1959) stjäl en förrymd straffånge från San Quentin State Prison en burk kobolt-60, och tror att den innehåller droger. Han flyr till Los Angeles för att pantsätta det, utan att veta att det kan döda honom och eventuellt förorena staden.
I den mörka komedin Dr. Strangelove, eller: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb (1964), används en typ av koboltsaltad bomb, som specifikt använder en komposit som kallas 'Cobalt-Thorium G' med en Dead Hand - mekanism , av Sovjetunionen som en " domedagsanordning " kärnkraftsavskräckning: om systemet upptäcker någon kärnvapenattack, kommer domedagsanordningen att släppas lös automatiskt. Med en olycklig timing gör en förvirrad amerikansk general myteri och beordrar en attack mot Sovjetunionen innan den sovjetiska hemliga enheten, redan aktiverad, kunde avslöjas för världen. En amerikansk bombplan som lotsas av en olycklig och omedveten besättning tar sig fram till sitt mål; Dead Hand-mekanismen fungerar som designad och initierar en världsomspännande kärnvapenförintelse. I filmen säger den sovjetiska ambassadören: "Om du tar, säg, femtio H-bomber i intervallet hundra megaton och täcker dem med Cobalt-Thorium G, kommer de att producera ett domedagshölje när de exploderar. Ett dödligt moln av radioaktivitet som kommer att omsluta jorden i nittiotre år!"
I James Bond -filmen Goldfinger (1964) informerar titelkaraktären Bond om att han har för avsikt att starta en "särskilt smutsig" atomanordning med "kobolt och jod " i US Bullion Repository i Fort Knox som en del av Operation Grand Slam, ett schema avsedd att förorena guldet i Fort Knox för att öka värdet på det guld han har lagrat.
I Roger Zelaznys Hugo Award -vinnande roman från 1965 This Immortal har jorden drabbats av ett kärnvapenkrig för många decennier sedan och vissa områden lider fortfarande av höga strålningsnivåer från koboltbomber, vilket leder till drastiska mutationer och ekologiska förändringar.
I den fjärde akten av det klassiska Star Trek- avsnittet " Obsession " (1967) hänvisar fänrik Garrovick till 10 000 koboltbomber som inte motsvarar kraften hos mindre än ett uns antimateria .
I Beneath the Planet of the Apes (1970) kommenterar huvudpersonen, när hon ser att ett underjordiskt mutantsamhälle dyrkar en domedagsbomb, "De byggde äntligen en med ett kobolthölje" med hänvisning till en koboltbomb som kunde utplåna världen. Efter att astronauterna Brent och Taylor blivit skjutna av en invaderande armé av apor, är Taylors döende handling att detonera domedagsbomben och utplåna allt liv på 400-talets jord.
I ett tvådelat avsnitt av TV-programmet The Bionic Woman , "Doomsday Is Tomorrow", används en koboltbomb, av dess skapare kallad som "det mest djävulska förstörelseinstrumentet som människan någonsin har tänkt ut" som en utlösare för en mer kraftfull vapen som kan göra världen livlös.
I Tom Clancys roman The Sum of All Fears (1991) noteras att det israeliska flygvapnets taktiska kärnvapenbomber valfritt kan förses med koboltjackor "för att förgifta ett landskap till alla slags liv i många år framöver".
I Doctor Who New Adventures -romanen Timewyrm: Genesys (1991) förstördes planeten Anu av en koboltbomb år 2 700 f.Kr. Den cyborgen flyr i en rymdfarkost, som kraschar i det antika Mesopotamien . Efter att ha antagit skepnaden av gudinnan Ishtar bygger hon ytterligare en koboltbomb i staden Kish för att hota den sjunde läkaren , Gilgamesh , och stadens kung med att förstöra jorden om de skulle störa hennes planer på världsherravälde. Denna andra bomb används senare som en kärnkraftskälla för en rymdfarkost, vilket gör att de överlevande flyktingarna från Anu kan resa till en ny hemvärld.
I videospelet Detroit: Become Human (2018) har spelaren möjlighet att detonera en improviserad koboltbomb under vissa avslut av spelet. Detonationen av bomben resulterar i att människor evakuerar den nu bestrålade staden Detroit och området 50 miles runt, men lovar att återta den från androiderna i framtiden. Beroende på spelarens agerande lämnas staden tom eller så gör androiderna anspråk på den för sina egna.
I videospelet Metro Exodus (2019) besöker spelaren den ryska staden Novosibirsk som träffades med minst en koboltstridsspets under ett världsomspännande kärnvapenkrig år 2013, vilket resulterade i katastrofala nivåer av strålning och lätt det mest bestrålade området besökt i de tre Metro- spelen. Medan staden i stort sett står kvar även tjugo år efter koboltstridsspetsens detonation, är strålningen i staden så dödlig att även med blyfodrade dräkter, kan spelaren bara tillbringa några minuter på ytan innan han får dödliga mängder av strålningsförgiftning. Under deras besök upptäcker spelaren att de överlevande från attacken överlevde under jorden i tjugotvå år, men bara på grund av ständiga injektioner av anti-strålningsmedicin.

Se även