ルイス・スロティン

キングス・カレッジ・ロンドン在学中、スロティンはアマチュアボクサーとして名を馳せ、同大学のアマチュアバンタム級ボクシング選手権で優勝した。その後、彼はスペイン共和国のために戦い、イギリス空軍で戦闘機の操縦訓練を受けたという印象を与えた。^{[ 4 ]}マンハッタン計画の初期の歴史を記したロバート・ユンク著『千の太陽よりも明るい：原子科学者の個人的歴史』の中で、スロティンは「政治的な理由よりもスリルを求めてスペイン内戦に志願した。対空砲手として極度の危険にさらされることが多かった」と述べている。 ^{[ 5 ]}数年後のインタビューで、サムは兄が「スペインを徒歩旅行していた」だけで、以前考えられていたように「戦争には参加していなかった」と述べた。^{[ 2 ]}

スロティンは1936年にキングス・カレッジ・ロンドンで物理化学の博士号を取得した。 ^{[ 4 ]}彼は「いくつかの化学反応における不安定分子の中間体形成に関する調査」と題した論文で賞を受賞した。その後、彼はダブリンのグレート・サザン鉄道の特別調査員として6か月間働き、ダブリン-ブレイ線で使用されているドラムニッケル亜鉛充電式電池のテストを行った。^{[ 2 ]}

1937年、カナダ国立研究評議会への就職に失敗した後、^{[ 6 ]}スロティンはシカゴ大学に研究員として採用された。そこで彼は、中西部アメリカで最初のサイクロトロンの建設に携わり、核化学の最初の経験を積んだ。 ^{[ 7 ]}給料は低く、スロティンの父親は2年間彼を養わなければならなかった。1939年から1940年にかけて、スロティンは大学の生化学科長であるアール・エバンスと協力し、サイクロトロンから放射性炭素（炭素14と炭素11 ）を生成した。 ^{[ 2 ]}二人は共同研究中に、炭素11を用いて、植物細胞が炭素固定によって二酸化炭素を炭水化物合成に利用できることを実証した。^{[ 8 ]}

スロティンは、1942年12月2日に行われたエンリコ・フェルミの「シカゴ・パイル1号機」（世界初の原子炉）の起動に立ち会った可能性があるが、この点については記録が一致していない。^{[注1 ]}この間、彼は放射線生物学の分野でもいくつかの論文に貢献した。この分野における彼の専門知識は米国政府の注目を集め、その結果、原子爆弾開発計画であるマンハッタン計画への参加を要請された。^{[ 7 ]}スロティンは、大学で後にノーベル賞を受賞するユージン・ウィグナーの下でプルトニウムの製造に取り組み、その後テネシー州オークリッジのオークリッジ国立研究所に移った。1944年12月、彼はニューメキシコ州のロスアラモス国立研究所に移り、ロバート・バッハーの爆弾物理学グループで働いた。^{[ 2 ]}

1945年8月21日、スロティンの親しい同僚の一人である実験助手ハリー・ダグリアンは、臨界実験を行っていた際に、誤って重い炭化タングステンブロックを6.2キログラム（14ポンド）のプルトニウム・ガリウム合金爆弾のコア（後に「悪魔のコア」と呼ばれる）に落としてしまった。このコアは後にスロティンの命も奪うことになる。^{[ 16 ]} 24歳のダグリアンは大量の中性子放射線を浴びた。後の推定では、この線量だけでは致命的ではなかったかもしれないが、実験装置を解体している最中にさらに遅発性ガンマ線とベータ線による火傷を受けた。 ^{[ 17 ]}彼は急性放射線中毒で急速に倒れ、25日後にロスアラモス基地病院で死亡した。^{[ 18 ]} 

第二次世界大戦後、スロティンはプロジェクトへの自身の関与にますます嫌悪感を抱くようになった。彼は「海軍の実験に関わることになったが、実に嫌悪感を覚える」と述べた。^{[ 2 ]}スロティンにとって残念なことに、ロスアラモスでの彼の参加は依然として必要だった。なぜなら、彼自身が言うように「私はここに残っている数少ない爆弾組み立ての熟練者の一人だから」である。彼はシカゴ大学で生物物理学と放射線生物学の教育と研究を再開することを楽しみにしていた。彼はロスアラモスで自分の役割を引き継ぐ後任としてアルビン・C・グレイブスの訓練を始めた。 ^{[ 2 ]}

1946年5月21日、7人の同僚が見守る中、スロティンは、直径3.5インチ（89mm）のプルトニウム炉心の周りに2つのベリリウム半球（中性子反射体）を配置することで、核分裂反応の最初の段階の1つを作り出す実験を行った。この実験では、ダグリアンを照射したのと同じ6.2キログラム（13.7ポンド）のプルトニウム炉心が使用され、後に2つの事故での役割から「悪魔の炉心」と呼ばれるようになった。スロティンは、上部の親指穴から左手で上部の228.6mm （9インチ）のベリリウム半球^{[ 17 ]}をつかみ、ドライバーの刃を使って半球間の距離を維持した。標準的な手順では、半球の間にスペーサーを使用することになっていた。完全に閉じてしまうと、瞬時に臨界質量が形成され、致命的な出力の上昇につながる可能性があるためである。^{[ 2 ] [ 13 ] [ 19 ]}   

スロティンの承認されていない独自の手順により、シムは使用されなかった。反射鏡の上半分は、ある時点で下半分に直接乗っていたが、その点から180度離れたところに、スロティンの手にある平らな先端のドライバーの刃で隙間が維持されていた。反射鏡間の隙間の大きさは、ドライバーをひねることで変更された。虚勢を張る傾向があったスロティン^{[ 20 ]}は、地元の専門家となり、10回近くにわたって実験を行い、しばしばトレードマークのブルージーンズとカウボーイブーツ姿で、大勢の観察者の前で実験を行った。エンリコ・フェルミは、スロティンらに、そのように実験を続けると「1年以内に死ぬ」と告げたと伝えられている^{[ 21 ]} 。科学者たちは、物理学者リチャード・ファインマンの発言に基づき、核連鎖反応とのこの戯れを「ドラゴンの尻尾をくすぐる」と呼んだ^{[ 10 ] [ 22 ] 。}

午後3時20分 、ドライバーが滑って上部のベリリウム半球が落下し、「即座の臨界」反応と強い放射線のバーストを引き起こした。^{[ 9 ]}その場にいた人々は電離した空気の青い光を目撃し、熱波を感じた。スロティンは口の中に酸っぱい味を感じ、左手に激しい灼熱感を覚えた。彼は左手を上に引っ張り、上部のベリリウム半球を持ち上げて反応を止め、それを床に落とした。しかし、彼はすでに致死量の中性子放射線に被曝していた。^{[ 2 ]}

事故当時、線量測定バッジは反応が起きた場所から約100 フィート (30 m)離れた鍵のかかった箱の中にあった。部屋の誰もフィルムバッジを着けていないことに気づいたスロティン博士は、「事故直後、レーマー E. シュライバー博士に、鉛の箱からバッジを取り出して臨界装置に着けるように頼んだ」^{[ 17 ]} 。この奇妙な提案は、部屋にいた人たちが実際に受けた線量を決定するのに何の役にも立たず、シュライバー博士を「大きな個人的リスク」で追加被ばくにさらした。後の報告書では、高線量の放射線はめまいを引き起こし、「合理的な行動ができない状態」に陥らせる可能性があると結論付けられている^{[ 17 ]。}スロティン博士は建物を出るやいなや嘔吐した。これは極めて強い電離放射線に被ばくした際の一般的な反応である。スロティン博士の同僚たちは彼を病院に急いで連れて行ったが、放射線による損傷は不可逆的だった^{[ 2 ] 。} 

事故現場に居合わせた他の6人は、アルビン・クッシュマン・グレイブス、サミュエル・アラン・クライン、マリオン・エドワード・シースリッキ、ドワイト・スミス・ヤング、セオドア・P・パールマン、そしてパトリック・J・クリアリー二等兵であった。^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} 1946年5月25日までに、この7人のうち4人が退院した。ロスアラモス基地病院の責任者であるアメリカ陸軍の医師、ポール・ヘイゲマン大尉は、スロティン、グレイブス、クライン、ヤングの「現在の容態は良好である」と述べた。^{[ 27 ]}

これら2つの事故で受けた放射線量は正確には分かっていません。線量の大部分は中性子線によるもので、当時の線量測定装置では測定できませんでした。事故当時、職員はフィルムバッジを着用しておらず、このような災害に備えてテーブルの下に設置することになっていたバッジも見つかりませんでした。壁に掛けられていた災害バッジは、ガンマ線に関する有用なデータを提供しました。^{[ 17 ]}

1948年に、数十の仮定に基づいて、被ばく線量の「暫定的な」推定が行われたが、その仮定の中には現在では誤りであることが分かっているものもある。個人線量計バッジがなかったため、研究著者らは、被ばく者の血液と尿のサンプル中のナトリウム放射能の測定値を主要なデータソースとして用いた。この放射能は中性子線によって引き起こされたものだが、著者らはすべての線量をガンマ線またはX線放射線の等価線量に換算した。著者らは、グレイブスとスロティンはそれぞれ290レム（2.9Sv ）と880レム（8.8Sv ）のガンマ線に相当する線量を受けた可能性が高いと結論付けた。最小値と最大値の推定値は、これらの値の約50%から200%まで変動した。著者らはまた、80keVの軟X線とガンマ線の混合に相当する線量も計算した。著者らは、この方がガンマ線等価線量よりも被ばくの実態をより現実的に表していると考えていた。このモデルでは、等価X線線量ははるかに高いが、線源に面する組織に集中し、ガンマ線成分は全身に浸透する。スロティンの等価線量は、114 Rのガンマ線を含む1930 R（レントゲン）のX線と推定され、グレーブスの等価線量は、110 Rのガンマ線を含む480 RのX線と推定された。^{[ 17 ]} 500レントゲン等価人（レム）は通常、人間にとって致命的な被ばくである。^{[ 28 ]}       

現代では、線量測定は大きく異なって行われています。等価線量はレントゲンでは報告されず、異なる重み付け係数で計算され、吸収線量ほど急性放射線症候群に関係があるとは考えられていません。最近の文書では、スロティンの線量について、287ラド（2.87 Gy）^{[ 14 ]}から21シーベルト（2,100 rem）^{[ 36 ]}まで、さまざまな解釈がなされています。引用と根拠に基づくと、最も信頼できる推定値は、スロティンに対して10 Gy（n）+ 1.14 Gy（γ）、ダグリアンに対して2 Gy（n）+ 1.1 Gy（γ）を示唆した1978年のロスアラモスのメモかもしれません。^{[ 37 ]}これらの線量は、彼らが経験した症状と一致しています。^{[ 23 ]}   

ワインバーグとウィグナーによると、^{[ 47 ]}スローティンは、遅延臨界と即発臨界の間の反応度範囲に「ダラー」という名称を最初に提案した。0は自己持続連鎖反応の点であり、ダラーはゆっくりと放出される遅延中性子が連鎖反応を維持するためにもはや必要なくなり、「即発臨界」と呼ばれる領域に入る点である。安定した原子炉は0から1ダラーの間で運転され、逸脱や核爆発は1ダラーを超えて運転される。1ダラーの100分の1はセントと呼ばれる。^{[ 48 ]} 純粋に即発臨界事象について話す場合、一部のユーザーは相対単位として「臨界を超える」セントと呼ぶ。^{[ 49 ]}