Wypadek krytyczny Cecila Kelleya
Współrzędne : Wypadek krytyczny miał miejsce 30 grudnia 1958 roku w Los Alamos National Laboratory w Los Alamos, Nowy Meksyk, w Stanach Zjednoczonych. Jest to jedno z 60 znanych zdarzeń krytycznych, które miały miejsce poza kontrolowanymi warunkami reaktora jądrowego lub testu, chociaż było to trzecie takie zdarzenie, które miało miejsce w 1958 r. Po wydarzeniach z 16 czerwca w zakładzie Y-12 w Oak Ridge , Tennessee , a 15 października w Instytucie Jądrowym Vinča w Vinča w Jugosławii. Wypadek dotyczył związków plutonu rozpuszczonych w płynnych odczynnikach chemicznych ; w ciągu 35 godzin zabił operatora chemicznego Cecila Kelleya przez poważne zatrucie promieniowaniem .
Kontekst wypadku
Cecil Kelley był 38-letnim operatorem chemicznym z 11-letnim doświadczeniem; ponad połowę tego czasu spędził w laboratorium w Los Alamos, gdzie jednym z jego obowiązków była obsługa dużego mieszalnika ze stali nierdzewnej o pojemności 1000 litrów. Zbiornik zawierał szczątkowy pluton-239 — pierwiastek w większości stworzony przez człowieka, występujący w przyrodzie w śladowych ilościach — z innych eksperymentów i zastosowań, wraz z różnymi rozpuszczalnikami organicznymi i kwasami w roztworze wodnym w celu odzyskania i ponownego użycia. W czystej postaci oraz w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia pluton jest stałym, srebrzystym metalem. Szybko matowieje pod wpływem powietrza i łatwo rozpuszcza się w stężonych solnym , jodowodorowym i nadchlorowym , a także w innych. W dniu wypadku mieszalnik miał zawierać „ubogie” stężenie rozpuszczonego plutonu (≤0,1 g plutonu na litr roztworu) w kąpieli silnie żrącego kwasu azotowego i żrącego, stabilizowanego, wodnego , organicznego emulsja. Stężenie plutonu w mieszalniku było prawie 200 razy wyższe niż przewidywał Kelley, jednak w wyniku co najmniej dwóch niewłaściwych transferów odpadów plutonu do zbiornika z nieokreślonych źródeł. Dodatkowo pluton rozkładał się nierównomiernie, przy czym górna warstwa roztworu zawierała szczególnie wysokie stężenia, łącznie ponad 3 kg plutonu, niebezpiecznie bliskie krytyczności . Kiedy Kelley włączył mikser, zaczął się tworzyć wir . Gęstsza warstwa wodna w zbiorniku została wypchnięta na zewnątrz i do góry, tworząc „miskę”, a mniej gęsta, bogata w pluton warstwa została wciągnięta w kierunku środka naczynia.
Masa nadkrytyczna
Wśród innych idealnych cech optymalnym kształtem, aby jakakolwiek substancja rozszczepialna stała się nadkrytyczna , jest kształt o najmniejszej powierzchni, kuli . Chociaż roztwór bogaty w pluton nie był kulisty, wir pogrubił go w środku, co wraz z odpowiednim wzrostem gęstości i współczynnikiem odbicia neutronów otaczającej go warstwy wodnej spowodowało, że rozpuszczony pluton osiągnął i przekroczył krytyczność próg w ciągu około jednej sekundy: neutrony w mieszaninie zaczęły bombardować jądra atomów plutonu w roztworze z częstotliwością wystarczającą do spowodowania rozpadu tych atomów i uwolnienia innych neutronów w przedłużonej jądrowej reakcji łańcuchowej trwającej zaledwie 200 mikrosekund, ale uwalniającej ogromny wybuch neutrony i promieniowanie gamma . Takie niekontrolowane uwolnienie energii jądrowej jest często określane jako wycieczka . W ciągu 3 sekund warstwy w mieszaninie uległy rozproszeniu i dalsze przemieszczanie się nie było możliwe.
Wydarzenia wycieczki
Kelley stał na drabinie i patrzył przez okienko na zawartość mieszalnika, kiedy doszło do wycieczki. Dwóch innych techników pracujących w laboratorium było świadkami jasnego błysku niebieskiego światła, po którym nastąpił dźwięk łomotu. Wybuch mocy albo spowodował upadek Kelleya, albo zrzucił go z drabiny i upadł na ziemię. Wstał zdezorientowany i najwyraźniej wyłączył i ponownie włączył mikser, zanim wybiegł z budynku. Inni technicy znaleźli go tam na śniegu w stanie ataksji (nieskoordynowane ruchy mięśni) i powtarzającego zdanie: „Płonę! Płonę!”.
Ponieważ uznano, że możliwość wycieczki w mieszalniku praktycznie nie istnieje, technicy uznali, że Kelley musiał być w jakiś sposób narażony na promieniowanie alfa , kąpiel kwasową lub jedno i drugie, i jeden z nich zabrał go do prysznica chemicznego, podczas gdy drugi wyłączył mikser. Dodatkowi pracownicy przybyli na miejsce zdarzenia w ciągu kilku minut i znaleźli Kelleya praktycznie nieprzytomnego. Jasnoróżowy kolor jego twarzy wskazywał na rumień (zaczerwienienie skóry) wywołany skórnym zespołem popromiennym .
Każdy wypadek w Los Alamos z udziałem substancji radioaktywnej wymaga natychmiastowego zbadania przez zespół personelu monitorującego promieniowanie . Jeszcze zanim Kelley został zabrany na pogotowie, ci pracownicy rozpoczęli badanie mieszalni za pomocą detektorów promieniowania zdolnych do oceny promieniowania alfa emitowanego przez uciekający pluton. Aktywność alfa byłaby powszechna, gdyby jakakolwiek mieszanina plutonu uciekła ze zbiornika, ale nic nie znaleziono. Osiemnaście minut później zespół rozpoczął poszukiwania promieniowania gamma i ze zdziwieniem znalazł intensywne promieniowanie gamma w pobliżu mieszalnika, rzędu dziesiątek radów na godzinę. Tak intensywne promieniowanie gamma mogło być wytwarzane jedynie przez znaczne ilości produktów rozszczepienia ; to, w połączeniu z niewytłumaczalnym w inny sposób błyskiem światła zgłoszonym przez pozostałych dwóch techników, wystarczyło, aby potwierdzić, że miał miejsce wypadek krytyczny.
Kurs kliniczny Kelleya
Przez pierwszą godzinę i czterdzieści minut po wypadku Kelley był niespójny i przechodził przez fale intensywnych wymiotów i wymiotów. Następnie ustabilizował się, znów był w stanie normalnie rozmawiać i mógł mieć zmierzony puls i pobraną krew. Próbka krwi wskazywała, że Kelley był narażony na około 9 Gy z neutronów szybkich i 27 Gy z promieni gamma , w sumie 36 Gy. W przypadku dorosłego człowieka ekspozycja na 2 Gy z nieskoncentrowanego źródła promieniowania, takiego jak wycieczka, spowoduje chorobę popromienną, ale nie jest uważana za śmiertelną; 2,4–3,4 Gy to średnia dawka śmiertelna ; dawka 5 Gy prawie zawsze zabija. Kelley otrzymał ponad siedmiokrotnie większą dawkę śmiertelną niż dorosły człowiek. Chociaż personel medyczny w izbie przyjęć podjął kroki, aby złagodzić jego ból za pomocą petydyny i morfiny , wcześniejsze badania nad narażeniem zwierząt na promieniowanie wskazywały, że śmierć Kelleya była nieunikniona. W ciągu sześciu godzin jego limfocyty prawie zniknęły. Biopsja kości przeprowadzona 24 godziny po incydencie dała szpik kostny, który był wodnisty i nie zawierał czerwonych krwinek. Liczne transfuzje krwi nie przyniosły trwałego pomocnego efektu: zaledwie 35 godzin po pierwszym narażeniu i po ostatnim ataku intensywnego niepokoju, pobudzenia, pocenia się, poszarzałej skóry i nieregularnego pulsu Kelley umarł z powodu niewydolności serca.
Implikacje
Dochodzenie w sprawie okoliczności wypadku nigdy nie doprowadziło do publicznego wyjaśnienia, w jaki sposób mieszalnik został napełniony tak wysokim stężeniem plutonu; początkowo winę zrzucono na samego Kelleya.
Robert L. Nance, kolega Kelleya, był chemikiem wyznaczonym do odzyskania plutonu pozostałego w zbiorniku. To zadanie ujawniło mu, że rozpuszczalnik w zbiorniku nie był tak silny, jak oczekiwano (prawdopodobnie zepsuty przez dłuższą ekspozycję na promieniowanie), więc z tego powodu mogło dojść do wzrostu stężenia. Raport przygotowany przez Nance nie został zatwierdzony do publikacji.
Chociaż Kelley ani nie połknął, ani nie wdychał plutonu podczas wypadku, on, podobnie jak wielu techników laboratoryjnych w Los Alamos, był narażony na działanie drobnych cząstek unoszącego się w powietrzu plutonu przez kilka lat. Wydarzenie takie jak to zostało zatem uznane za „eksperyment możliwości”. Starannie zapisywano każdą chwilę życia Kelleya, od wypadku przez śmierć, aż po stół do autopsji. Jego narządy zostały zachowane do badań patologicznych i przeanalizowano ich poziom plutonu. Wyniki tych analiz tkanek uznano za fundamentalne dla zrozumienia, co stałoby się z populacją podczas ataku nuklearnego i niemożliwe do uzyskania w żaden inny sposób. Chociaż biopsja szpiku kostnego mostka Kelleya została przeprowadzona przy założeniu, że lekarze chcieli ustalić, czy jest on kandydatem do przeszczepu szpiku kostnego, śmierć Kelleya była nieunikniona, a rzeczywisty przeszczep nie był poważnie rozważany.
Sprawa sądowa
Śmierć Kelley pozostawiła wdowę, Doris Kelley i dwoje dzieci, wówczas w wieku ośmiu lat i 18 miesięcy. Doris Kelley nie otrzymała powiadomienia, gdy jeszcze żył, że jej mąż został napromieniowany, i dowiedziała się o jego śmierci od władz laboratorium, gdy wkrótce potem przedstawiciele odwiedzili ją w jej domu. Zapewniając ją ustnie, że zapewnią jej rekompensatę finansową za śmierć męża, przekonali ją, by nie składała żadnych pozwów przeciwko laboratorium. Pomimo takich zapewnień, jedyną rekompensatą, jaką Doris Kelley otrzymała, była praca na całe życie w samym laboratorium na poziomie bliskim ubóstwa, dopóki nie musiała przejść na emeryturę z powodów zdrowotnych. [ potrzebne źródło ]
W 1996 roku Doris Kelley i jej córka Katie Kelley-Mareau złożyły pozew przeciwko Clarence'owi Lushbaughowi , patologowi , który przeprowadził sekcję zwłok Cecila Kelleya. W sprawie zarzucono niewłaściwe postępowanie lekarzy, szpitala i administracji Los Alamos polegające na pobieraniu narządów od zmarłego bez zgody najbliższych krewnych na przestrzeni wielu lat (1958–1980). Sekcja zwłok Kelleya była pierwszym przypadkiem tego typu analizy pośmiertnej, ale Lushbaugh i inni przeprowadzili znacznie więcej w późniejszych latach w Los Alamos. Podczas składania zeznań w tej sprawie Lushbaugh, zapytany, kto dał mu upoważnienie do pobrania ośmiu funtów (3,6 kilograma) narządów i tkanek z ciała Kelleya, powiedział: „Bóg dał mi pozwolenie”. Pozew zbiorowy został rozstrzygnięty przez oskarżonych na około 9,5 miliona dolarów w 2002 roku i dodatkowe 800 000 dolarów w 2007 roku. Żaden z oskarżonych nie przyznał się do popełnienia wykroczenia.