This is a good article. Click here for more information.

씬맨(핵폭탄)

Thin Man (nuclear bomb)
다른 용도는 Thin Man을 참조하십시오.
씬 맨
Thin man bomb casings.jpg
"씬맨" 플루토늄 총 시험 케이스
유형핵무기
원산지미국
생산이력
디자이너로스 알라모스 연구소
사양
길이17피트(5.2m)
지름38인치(97cm)
채우기플루토늄

'씬맨'은 맨해튼 프로젝트 당시 미국이 개발 중이던 플루토늄 총형 핵폭탄의 암호명이었다.동위원소 플루토늄-240의 고농도로 인해 원자로가 파괴된 플루토늄의 자발적 핵분열률이 총기형 설계에 사용하기에 너무 높다는 사실이 밝혀지면서 개발이 포기됐다.

조기 결정

1942년, 미군이 맨해튼 프로젝트로 알려지기 전, 로버트 오펜하이머는 6월에 시카고와 7월에 캘리포니아 버클리에서 회의를 열어 물리학자들이 핵폭탄 설계 문제를 논의하였다.총형 설계를 선택했는데, 두 개의 미임계 플루토늄 덩어리를 "목표물"로 발사하여 합치는 것이다.[1]붕괴형 핵무기의 아이디어는 리차드 톨먼에 의해 제안되었지만, 훨씬 더 복잡하여 거의 고려를 받지 못했다.[2]

오펜하이머는 1943년 초 자신의 선택지를 검토하여 총형 무기에 우선권을 주었으나,[2] 포기의 위협에 대한 대비책으로 세스 네더마이어 휘하의 로스 알라모스 실험실에 E-5 그룹을 만들어 내란을 조사하였다.내분형 폭탄은 압축된 핵분열 물질이 더 빨리, 따라서 더 완전하게 반응하기 때문에 폭탄 내 핵분열 물질의 단위 질량 당 폭발 수율 면에서 훨씬 더 효율적이라고 결정되었다.플루토늄 총은 불확실성이 가장 적은 프로젝트였기 때문에 연구 노력의 대부분을 받기로 결정했다.우라늄 총형 폭탄은 그것으로부터 더 쉽게 적응될 수 있을 것으로 추측되었다.[3]

총형과 내분형 디자인은 각각 "씬맨"과 "뚱뚱한 남자"로 부호화되었다.이 암호명은 오펜하이머의 전 학생인 로버트 세르버가 맨해튼 프로젝트에서 일하면서 만들었다.그는 그들의 디자인 모양을 바탕으로 그것들을 선택했다; Thin Man은 매우 긴 장치일 것이다. 그리고 그 이름은 Dashell Hammett 탐정 소설 The Thin Man과 같은 이름의 영화 시리즈에서 유래했다.뚱뚱한 남자는 둥글고 뚱뚱할 것이고 시드니 그린스트리트의 "몰타스 팔콘"의 등장인물의 이름을 따서 이름이 붙여졌다.리틀 보이 디자인은 나중에 왔고 씬 맨과 대조적으로만 이름 지어졌다.[4]로스 알라모스의 씬 맨과 뚱뚱한 남자 코드 이름은 미 육군 공군에 의해 채택되었다.실버플레이트가 프랭클린 루즈벨트 대통령(씬맨)과 윈스턴 처칠 영국 총리(팻 맨)가 미국 비밀 관광을 위해 풀먼 승용차를 개조하는 내용이라는 커버스토리가 고안됐다.[5][6]

개발

"씬맨" 플루토늄 총 실험 케이스는 맨해튼 프로젝트의 프로젝트 알버타의 일부로 웬드오버 육군 공군 기지에서 이루어졌다.'뚱뚱한 남자' 케이싱이 그 뒤에 보인다.

오펜하이머는 로스 알라모스 연구소에 팀을 모아 선임 엔지니어 에드윈 맥밀런과 선임 물리학자인 찰스 크래치필드와 조셉 허쉬펠더가 포함된 플루토늄 총 디자인을 연구했다.크래치필드는 사보트와 함께 일해왔는데, 오펜하이머는 이 사보트와 함께 일해왔는데, 오펜하이머는 이 사보트가 중요한 조립체가 필요로 하는 높은 주둥이를 얻기 위해 요구될 것이라고 믿었다; 허쉬펠더는 내부 탄도학을 연구하고 있었다.오펜하이머는 1943년 6월 윌리엄 스털링 파슨스 미 해군 함장이 도착하여 오드넌스 및 엔지니어링 부서와 씬맨 프로젝트의 직접 관리를 맡게 될 때까지 직접 설계 노력을 지휘했다.[7]

이 네 사람은 1943년 4월부터 1944년 8월 사이에 Thin Man 디자인의 모든 요소를 만들고 시험했다.해군을 위해 근접 페즈를 개발한 파슨스는 사단을 운영하며 다른 기관과의 연락 업무를 담당했다.크래치필드는 E-6 발사체, 표적, 소스 그룹의 수장으로서 임계 질량을 계산하고, 20mm 대포와 3인치 포를 사용한 체중계 모델로 실검 시스템을 도입했다.이것들은 쉽고 쉽게 얻을 수 있는 반면, 실물 크기의 Thin Man 튜브는 생산하는데 수개월이 걸렸다.[8]플루토늄을 사용한 실험은 아직 구할 수 없었기 때문에 불가능했다.실제로 이 금속의 실제 신체적 특성은 이 시기에 교육받은 추측에 지나지 않았다.[9]

허쉬펠더가 E-8 실내 탄도학 그룹을 이끌었다.그의 그룹은 수학적 계산을 수행했지만, 그는 또한 적절한 분말, 점화장치, 프라이머를 식별해야 했다.그의 그룹은 선발된 팀으로 본격적인 테스트를 실시했다.[10]폭탄의 물리적 크기를 고치는 것은 그것을 운반할 적절한 항공기를 선택하는 데 있어서 중요한 것으로 증명되었다.[9]E-8 그룹은 총의 입마개 속도를 1944년에 달성 가능한 최대치에 근접한 초당 약 3,000피트(910m/s)로 추정했고,[11] 배럴의 압력은 평방인치(52만 kPa) 당 최대 7만 5천 파운드까지 될 것이라고 계산했다.[9]

무기의 설계자들은 단순히 임계 질량을 결합하는 것으로 충분하다고 생각했지만, 세르버는 설계에 이니시에이터도 포함시켜야 한다고 제안했다.폴로늄-210-베릴륨 이니시에이터는 폴로늄 210이 140일 반의 수명을 가지고 있어서 그것을 비축할 수 있고, 온타리오 포트 호프에서 자연적으로 발생하는 광석에서 얻을 수 있기 때문에 선택되었다.오펜하이머는 테네시주 오크리지에 있는 X-10 흑연 원자로에서도 제작할 것을 요청했고, 또는 그것들이 사용 가능해졌을 때 핸포드 부지의 원자로에서도 제작할 것을 요청했다.[12]

사양

"씬맨" 디자인은 우라늄-238의 조사로부터 플루토늄이 원자로에서 성공적으로 번식하기 전에 제안된 초기 핵무기 설계였다.플루토늄은 우라늄-235와 마찬가지로 총 형태의 방법에 의해 임계 질량으로 조립될 수 있을 것으로 추정되었으며, 여기에는 한 개의 하위 임계 질량을 다른 것으로 발사하는 것이 포함된다.예측 또는 "불꽃"을 피하려면 플루토늄 "불꽃"을 초당 최소 3,000피트(910m/s)의 속도로 가속해야 한다. 그렇지 않으면 조립이 완료되기 전에 핵분열 반응이 시작되어 기기가 조기에 분해될 수 있다.[11]

Thin Man은 길이가 17피트(5.2m)로, 38인치(97cm)의 넓은 꼬리와 코의 조립체가 있고, 23인치(58cm)의 중간 부분이 있었다.이 길이는 플루토늄 "발사체"가 "대상"에 도달하기 전에 적절한 속도를 얻기 위해 필요했다.최종 무기 모델의 무게는 약 8,000파운드(3,600 kg)이었다.[13]USAAF 재고에는 개조되지 않고 씽맨을 운반할 수 있는 항공기가 없었고 1943년 노먼 램지 박사는 33피트 길이의 폭탄 만 때문에 씽맨을 내부적으로 운반할 수 있는 유일한 항공기로 영국 아브로 랭캐스터를 제안했다.[14]그러나, 미국 보잉 B-29 슈퍼포트리스는 메인 날개 스파링 아래에 있는 벌크헤드와 두 개의 폭탄 베이 사이에 위치한 일부 산소 탱크를 제거함으로써 그것을 운반하도록 개조될 수 있다.[15]이번 개조 작업은 보잉 위치타 생산라인 42-6529호에서 58번째 생산사례로 이뤄졌다.[16]

램지가 랭커스터에게 제안했음에도 불구하고, USAF의 사령관 헨리 H. 아놀드 중장은 특히 B-29를 미국식으로 선호하면서 그 제안을 거절했다.씽맨과 뚱뚱한 남자 인체모형 폭탄의 투하 실험에 앞서 맨해튼 프로젝트의 책임자인 레슬리 그로브스 준장은 제작 중임에도 불구하고 B-29가 여전히 부족했기 때문에 랭커스터를 재판에 사용할 것을 제안했다.[17]이번에도 아놀드는 B-29 개발에 많은 시간과 돈을 투자했으므로 그 제안을 거절했다.[18]

설계 문제

공기역학

Thin Man 폭탄의 긴 길이는 공기역학적 불안정으로 이어졌다.폭탄의 하위급 모델들은 1943년 8월부터 버지니아주 달그렌에 있는 미국 해군 시험장의 그룸만 TBF 어벤저에서 떨어졌다.[19]폭탄들은 땅에 떨어졌을 때 옆으로 회전하다가 부서졌다.[20]

1944년 3월 24건의 낙차가 시행된 뒤 단종돼 씽맨에 대한 개선이 이뤄졌다.폭탄이 바로 터지지 않아 교정 테스트를 좌절시켰다.1944년 3월 16일 시리즈의 마지막 시험 비행으로 판명된 이 비행에서 B-29가 아직 시험장으로 가고 있을 때 씽맨이 조급하게 풀려나 폭탄 만 문 위로 떨어져 시험 항공기를 심하게 손상시켰다.[13]폭탄 베이에서 폭탄을 멈추는 데 사용되는 변형 글라이더 견인 고크 메커니즘은 폭탄의 엄청난 무게 때문에 네 가지 고장을 모두 일으켰다.이들은 1만2000파운드(5400kg)의 톨보이 폭탄을 운반하기 위해 랜캐스터에 사용된 영국식 G형 싱글 포인트 부착물과 F형 방출로 대체됐다.[21]

선견지

플루토늄 폭탄의 타당성은 1942년에 의문시되었다.제임스 코넌트는 11월 14일 영국 튜브 알로이 프로젝트의 책임자 월리스 에이커스로부터 제임스 채드윅이 "플루토늄이 불순물 때문에 무기에 대한 실제적인 핵분열성 물질이 아닐 수도 있다"고 착각했다는 소식을 들었다.[22]코난트는 어니스트 로렌스와 아서 콤프턴과 상담했는데, 그들은 버클리 대학과 시카고의 과학자들이 각각 이 문제에 대해 알고 있었지만, 어떤 해결책도 제시할 수 없다고 인정했다.코난트는 맨해튼 프로젝트의 책임자인 레슬리 R 준장에게 알렸다. 그로브스 주니어는 차례로 로렌스, 콤프턴, 오펜하이머, 맥밀런으로 구성된 특별 위원회를 소집해 이 문제를 검토했다.위원회는 어떤 문제도 더 높은 순도를 요구함으로써 극복할 수 있다고 결론지었다.[23]

1944년 4월 미국 테네시주 오크리지의 클린턴 엔지니어 워크스(Clinton Engineer Works)와 워싱턴주 핸포드(Hanford) 부지의 X-10 흑연로에서 새로 생산된 플루토늄에 대한 에밀리오 G. 세그레와 그의 P-5 그룹의 실험 결과 플루토늄에는 동위원소-240 형태의 불순물이 들어 있었다.이것은 플루토늄-239보다 자연분열률이 훨씬 높다.원래의 측정이 이루어진 사이클로트론에서 생산된 물질은 플루토늄-240의 흔적이 훨씬 적었다.원자로가 파괴된 플루토늄에 그것의 포함은 피할 수 없는 것처럼 보였다.이는 원자로 플루토늄의 자발적 핵분열률이 매우 높아서 임계 질량의 초기 형성 과정에서 미리 예측되어 폭발할 가능성이 높다는 것을 의미했다.[24]플루토늄을 예측 가능성이 낮은 속도까지 가속하는데 필요한 거리는 현존하거나 계획된 폭격기에 비해 총통이 너무 길어야 할 것이다.작동 가능한 폭탄에 플루토늄을 사용하는 유일한 방법은 붕괴였다. 이것은 훨씬 더 어려운 공학적인 작업이다.[25]

플루토늄을 이용한 총기형 폭탄의 실용성은 1944년 7월 17일에 열린 회의에서 합의되었다.맨해튼 프로젝트의 모든 총기형 작업은 리틀보이 농축 우라늄 총 디자인을 지향했고 로스 알라모스 연구소의 거의 모든 연구는 '팻맨' 폭탄에 대한 내란성 문제를 중심으로 재지향적이었다.[25][26]

메모들

  1. ^ Hoddeson 외 1993, 페이지 42-44.
  2. ^ a b Hoddeson 외 1993, 페이지 55.
  3. ^ Hoddeson 외 1993, 페이지 87.
  4. ^ 세르버 & 주름 1998, 페이지 104.
  5. ^ 보웬 1959, 페이지 96.
  6. ^ 로즈 1986, 페이지 481.
  7. ^ Hoddeson 외 1993, 페이지 83–84.
  8. ^ Hoddeson 외 1993, 페이지 83–84, 111–112.
  9. ^ a b c Hoddeson 외 1993, 페이지 126–128.
  10. ^ Hoddeson 외 1993, 페이지 112–114.
  11. ^ a b 한센 1995 페이지 106.
  12. ^ Hoddeson 외 1993, 페이지 119-123.
  13. ^ a b 캠벨 2005, 76-77페이지.
  14. ^ 로즈 1986, 페이지 478.
  15. ^ 한센 1995년 107페이지 119.
  16. ^ 미션 임파서블, 그랜트 뉴먼, 월간 항공기, 2020년 8월, P.52
  17. ^ 로즈 1986, 페이지 479-480.
  18. ^ McKinstry 2009, 페이지 495.
  19. ^ 캠벨 2005, 페이지 42.
  20. ^ Hoddeson 외 1993, 페이지 380.
  21. ^ 캠벨 2005, 페이지 8-10.
  22. ^ 니콜스 1987, 페이지 64.
  23. ^ 니콜스 1987, 페이지 64-65.
  24. ^ Hoddeson 외 1993, 페이지 228.
  25. ^ a b Hoddeson 외 1993, 페이지 240–244.
  26. ^ 니콜스 1987쪽 138-139쪽

참조

  • Bowen, Lee (1959). Vol. I, Project Silverplate 1943–1946 (PDF). The History of Air Force Participation in the Atomic Energy Program, 1943–1953. Washington, D.C.: U.S. Air Force, Air University Historical Liaison Office. Archived from the original (PDF) on 22 February 2014. Retrieved 28 July 2013.
  • Campbell, Richard H. (2005). The Silverplate Bombers: A History and Registry of the Enola Gay and Other B-29s Configured to Carry Atomic Bombs. Jefferson, North Carolina: McFarland & Company. ISBN 0-7864-2139-8. OCLC 58554961.
  • Hansen, Chuck (1995). Volume V: US Nuclear Weapons Histories. Swords of Armageddon: US Nuclear Weapons Development since 1945. Sunnyvale, California: Chukelea Publications. ISBN 978-0-9791915-0-3. OCLC 231585284.
  • Hoddeson, Lillian; Henriksen, Paul W.; Meade, Roger A.; Westfall, Catherine L. (1993). Critical Assembly: A Technical History of Los Alamos During the Oppenheimer Years, 1943–1945. New York: Cambridge University Press. ISBN 0-521-44132-3. OCLC 26764320.
  • McKinstry, Leo (2009). Lancaster: The Second World War's Greatest Bomber. London: John Murray. ISBN 978-0-7195-2363-2. OCLC 520736950.
  • Nichols, Kenneth D. (1987). The Road to Trinity. New York: William Morrow and Company. ISBN 0-688-06910-X. OCLC 15223648.