ניסוי טריניטי

שלב מוקדם בהיווצרות "כדור האש" בניסוי טריניטי. צולם על ידי ברלין בריקסנר, צלם הניסוי הראשי.

ניסוי טריניטי (באנגלית: Trinity test) היה הניסוי הגרעיני הראשון, במהלכו הופעלה לראשונה בהיסטוריה פצצה גרעינית. הניסוי נערך על ידי הצבא האמריקאי ב-16 ביולי 1945 בניו מקסיקו שבארצות הברית, ומטרתו הייתה לבחון את יעילות הפצצה החדשה בטרם ייעשה בה שימוש צבאי במלחמת העולם השנייה. עוצמת הפיצוץ בניסוי הייתה שקולה לכ-20 קילוטון TNT.

ניסוי טריניטי היה שיאה של תוכנית מנהטן, התוכנית האמריקאית הסודית לפיתוח נשק גרעיני. במהלך תוכנית מנהטן פותחו שני סוגי פצצות גרעיניות – פצצת אורניום המבוססת על "מנגנון ירי" ופצצת פלוטוניום המבוססת על "מנגנון קריסה". ספקות בנוגע ליעילות מנגנון הקריסה, המורכב והעדין מביניהם, ומחסור באורניום, הביאו להחלטה לבחון בניסוי פצצה מהסוג השני.

הצלחת הניסוי סללה את הדרך להטלת שתי הפצצות הגרעיניות על יפן שבועות ספורים לאחר מכן. השנייה שבהן – "איש שמן" שהוטלה על נגסאקי – הייתה העתק מדויק של הפצצה בניסוי. הטלת הפצצות גרמה למותם של לפחות 129 אלף בני אדם, הובילה לסיום מלחמת העולם השנייה וסימנה את תחילת עידן הגרעין.

רקע

פרויקט מנהטן

ערך מורחב – פרויקט מנהטן

ראשית פיתוחו של הנשק הגרעיני באה על רקע ההתפתחויות הפוליטיות והמדעיות בשלהי שנות ה-30 של המאה ה-20. תגלית ביקוע האטום, על האנרגיה העצומה הגלומה בו, במקביל לעליית משטרים פאשיסטיים באירופה, ובמיוחד עליית הנאצים לשלטון בגרמניה ופרוץ מלחמת העולם השנייה, הביאו לחשש כבד מיכולתם של הגרמנים ליישם את הידע לכדי פיתוח נשק גרעיני, בהערכה כי לא יהססו להשתמש בו.

המחקר הבריטי-אמריקאי בתחום הפיזיקה הגרעינית הואץ והוגבר עוד בשנת 1939, בעקבות מכתב ששלח אלברט איינשטיין לנשיא פרנקלין רוזוולט ובו התריע על התקדמות המחקר בתחום זה בגרמניה הנאצית, אולם רק ב-1942 נפלה ההחלטה בבית הלבן להוציא לפועל את רעיון פיתוחו של נשק רב עוצמה המבוסס על אנרגיית ביקוע גרעיני – הפצצה הגרעינית. פרויקט פיתוח הפצצה – פרויקט מנהטן – הועבר לטיפול חיל ההנדסה של צבא ארצות הברית, אשר מינה את הגנרל לסלי גרובס לתפקיד מנהל התוכנית ואת רוברט אופנהיימר לתפקיד המנהל המדעי. התוכנית התמקדה הן בפיתוח מבנה הפצצה והן בהפקת חומר בקיע – אורניום מועשר ופלוטוניום – ליצירת תגובת שרשרת גרעינית האמורה להתחולל בתוכה. בסיס התוכנית מוקם במעבדות לוס אלמוס שבניו מקסיקו בשל ריחוקן ממקום יישוב, תהליך העשרת האורניום התבצע באוק רידג' שבטנסי, וייצור הפלוטוניום בהנפורד שבמדינת וושינגטון.

פיתוח הפצצה

מנגנון הירייה (למעלה) לעומת מנגנון הקריסה

אנימציה של מנגנון הקריסה

התכנון הראשוני של מבנה הפצצה התבסס על שימוש בכמויות קטנות של אורניום מועשר ופלוטוניום אשר יוצרו במפעלים מיוחדים ובציקלוטרונים מעבדתיים, ועל מנגנון ירי פשוט, שבו פיצוץ חומר נפץ רגיל הודף מסה תת-קריטית של חומר בקיע אל מסה תת-קריטית שנייה, והתלכדותן מביאה למסה הקריטית הנדרשת ליצירת תגובת השרשרת.

עד מהרה התברר כי הפקת אורניום מועשר היא משימה מורכבת וקשה לביצוע באמצעים הטכנולוגיים של אותה תקופה, בעוד הפקת פלוטוניום היא קלה יחסית, שכן הפלוטוניום הופק כתוצר לוואי מפעילות הכור הגרעיני הראשון שפותח על ידי אנריקו פרמי וכבר היה פעיל באותה שנה (1942). אליה וקוץ בה – ב-1944 התברר כי הפלוטוניום המתקבל מהכור הגרעיני פחות טהור מהפלוטוניום שהופק על ידי הציקלוטרונים, ולכן בעל רמת ביקוע ספונטני גבוהה מהצפוי. הפעלת מנגנון ירי (מנגנון איטי באופן יחסי) על חומר בעל רמת ביקוע ספונטני גבוהה, הייתה ככל הנראה מביאה לפיצוץ טרם שלב היווצרות המסה הקריטית, כך שהפצצה הייתה מכלה את עצמה לפני השגת האפקטיביות הרצויה. 

מגבלה זו הובילה לעיצוב מחדש של פצצת הפלוטוניום. במקום מנגנון הירי פותח מנגנון הקריסה, שבו חומר נפץ רגיל עוטף ליבת פלוטוניום. פיצוצו של חומר הנפץ מביא לדחיסת הפלוטוניום בעוצמה כלפי פנים, ובכך מעלה את צפיפות מסת הפלוטוניום לכדי מסה קריטית. המנגנון החדש מחייב תהליך דחיסה סימטרי, שכן דחיסה א-סימטרית הייתה מביאה לפליטת מסת הפלוטוניום אל מחוץ לגוף הפצצה, ולשיבוש תהליך הביקוע הגרעיני, כלומר לפיצוץ של פצצה מלוכלכת (פצצה קונבנציונלית המזוהמת בפסולת גרעינית ובחומרים רדיואקטיביים) בלתי יעיל. לצורך השגת גל הדף בסימטריה הרצויה, הותקן חומר הנפץ שהקיף את מסת הפלוטוניום כמערך "עדשות נפץ", באופן המאפשר וויסות וכוונון מרבי של עוצמת ההדף.

מנגנון הקריסה היה אמנם יעיל ובטיחותי ממנגנון הירי שהיה בעל פוטנציאל גבוה לתאונות, אך בשל מורכבותו והדיוק הרב שהצריך, החליטו אופנהיימר וגרובס כי הוא מחייב ניסוי בטרם ייעשה בפצצה שימוש צבאי בתנאי קרב.

בניסוי המיועד – "ניסוי טריניטי" – הוחלט אם כך להפעיל פצצת פלוטוניום המבוססת על מנגנון קריסה. במקביל נבנתה גם פצצת אורניום מועשר המבוססת על מנגנון ירי ("ילד קטן"), אולם בשל המבנה הפשוט יחסית של מנגנון זה ובשל המלאי המצומצם של אורניום מועשר אשר הספיק לפצצה אחת בלבד, לא התקיימה בחינה מקדימה של שיטה מקבילה זו.

תכנון הניסוי

ניהול ניסוי טריניטי הופקד בידי קנת ביינברידג', פרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת הרווארד, אשר פעל בהנחייתו של הכימאי ג'ורג' קיסטיאקובסקי, מומחה לחומרי נפץ.

בחירת האתר

הידיעה כי הניסוי בא לבחון נשק שמידת עוצמתו משוערת בלבד ומיוחס משקל כה רב להצלחתו, העמידה קריטריונים מורכבים לבחירת אתר ראוי לקיומו. מטעמי בטיחות ברורים היה על האתר להיות מרוחק מאות קילומטרים ממקום יישוב וריק לחלוטין מאוכלוסייה. היה עליו להיות מבודד לצורך הבטחת סודיות הניסוי, אך עם זאת קרוב דיו למעבדות לוס אלאמוס על-מנת להקל על הליכי שינוע הציוד הכבד והמורכב שנדרש לביצוע הניסוי ומדידת הנתונים. כדי לאמוד נכונה את עוצמת הפיצוץ ותוצאותיו, פני השטח צריכים היו להיות מישוריים ושטוחים כך שדבר לא יעמוד בפני גל ההדף, על מזג האוויר היה להיות יציב, ללא רוחות עזות ועם תנאי ראות טובים.

על פי מדדים אלו, התלבט ביינברידג' בין שמונה אתרים אפשריים ובחר לבסוף באזור שומם בחלקו הדרומי של מדבר ניו מקסיקו, כ-340 קילומטרים דרומית ללוס אלאמוס. שם המקום היה "חורנאדה דל מוארטו" (Jornada del Muerto, בספרדית: "מסעו של המת").

חומרי הנפץ מועלים לראש המגדל לסיום הרכבת הפצצה

הפצצה שלמה ומוכנה להפעלה

אמצעי בטיחות

חוסר הוודאות באשר לעוצמת הפצצה, חייב נקיטת אמצעי זהירות מוגברים: תוכנן להרחיק את הצוות כ-10 קילומטרים לכל הפחות מנקודת הפיצוץ, וגרובס ואופנהיימר יועדו לשהות בבונקרים נפרדים שמא ייפגע אחד מהם במהלך הניסוי. חשש מיוחד עלה לנוכח סכנת הנשורת הרדיואקטיבית. אמנם נזקי קרינה מיידיים לא היו מקור לדאגה, שכן האתר היה מרוחק ומבודד דיו, אולם ענן רדיואקטיבי שיתפתח כתוצאה מהפיצוץ עלול היה לחשוף ריכוזי אוכלוסייה מרוחקים לקרינה מסוכנת. למקרה חירום שכזה הוכנה מראש תוכנית מיוחדת לפינוי מהיר של אוכלוסייה אזרחית.

חשש נוסף, כלכלי בעיקרו, נסב סביב כשל אפשרי במנגנון הפצצה. פיצוץ חומר הנפץ הרגיל במנגנון היה מוכר וודאי, אך תהליך קריסת הפלוטוניום שהיה אמור להתרחש בעטיו היה באותו זמן בגדר תאוריה בלבד. במקרה של כשל בתהליך תגובת השרשרת, לא היה מתרחש פיצוץ גרעיני והפלוטוניום היקר היה מתפזר לשווא ברחבי האתר. כפתרון אפשרי נבנה מכל פלדה ענק אשר בו תכננו למקם את הפצצה, בידיעה כי יהיה מסוגל לספוג את פיצוץ חומר הנפץ אם תגובת השרשרת לא תתרחש. המכל, אשר כונה ג'מבו, יוצר והובל לאתר הניסוי בעלות גבוהה מאוד, אך לנוכח ביטחונם הגובר של המדענים בהצלחת המנגנון, בשילוב חשש כי שימוש בו יוסיף טונות של פלדה רדיואקטיבית כתוצר לוואי של פיצוץ מוצלח, הוחלט לבסוף לא להשתמש בו. במקום ייעודו המקורי, מוקם ג'מבו על מגדל מתכת במרחק 266 מטרים (800 רגל) מהפצצה כדי לשמש מדד גס לעוצמתה. המגדל הושמד בפיצוץ, אך המכל שרד ונמצא באתר עד היום.

תחזיות

התחזיות הרשמיות בנוגע לתוצאות הניסוי נעו מכישלון מוחלט עד להערכה (כמעט מדויקת בדיעבד) כי עוצמת הפיצוץ תהיה שקולה לכ-18 קילוטון TNT. עם זאת, אי הוודאות באשר לעוצמת ההרס הטמונה בפצצה החדשה, הניבה גם השערות אפוקליפטיות מרחיקות לכת.

הכשרת השטח

הכנת האתר לניסוי החלה באוקטובר 1944 עם בניית הבסיס הצבאי, חפירת בונקרים ממוגנים לתצפית, התקנת ציוד המדידה ומצלמות התיעוד והקמת מגדל בגובה 20 מטרים המיועד להנחת הפצצה. גובהו נועד לדמות טוב יותר את עוצמתה, שכן הייתה מיועדת להתפוצץ באוויר. במרץ 1945 נקבע חודש יולי כתאריך היעד לביצוע הניסוי. ב-7 במאי בוצע באתר הניסוי פיצוץ מקדים של 108 טונות TNT לצורך כיול ציוד המדידה והאבטחה. למרות כניעתה של גרמניה בחודש מאי, המשיכו ההכנות לניסוי כמתוכנן: הפלוטוניום הובא לאתר ב-11 ביולי, רכיבי הפצצה הנוספים הגיעו ב-12 ביולי והרכבתה הושלמה ביום למחרת. בשלב זה זכתה הפצצה לכינוי "גאדג'ט" (Gadget). ב-14 ביולי מוקמה גאדג'ט על מגדל הפלדה, מוכנה להפעלה. מועד הפיצוץ תוכנן ל-16 ביולי ב-4:00 לפנות בוקר, אולם מזג אוויר סוער אילץ את הצוות להמתין. ב-4:45 התייצבו תנאי מזג האוויר וב-5:10 החלה הספירה לאחור בת 20 דקות.

הפיצוץ

אחד מצילומי הצבע הבודדים המתעדים את הפיצוץ בניסוי טריניטי

ב-16 ביולי 1945, בשעה 5:29:45 בדיוק, לעיני אנשי הצוות המדעי והצבאי אשר פוזרו במספר בונקרים מרוחקים, התפוצצה "גאדג'ט" במדבר ניו מקסיקו בעוצמה השקולה לכ-20 קילוטון TNT. ברגע הפיצוץ הוארו ההרים סביב האתר באור בהיר כרשף מגנזיום, 40 שניות אחר כך הגיע רעם הפיצוץ לאוזני הצופים, וגל הדף עצום וחם חרך את אדמת המדבר והורגש גם במרחק של 160 קילומטרים. כדור אש צהוב-כתום התפשט במהירות וממנו היתמר עמוד עשן לגובה 12 קילומטרים אשר הלך והתעוות עד שקיבל את צורת הפטרייה המפורסמת, אשר הוטבעה מאז בתודעה האנושית כסמל ההרס והחורבן של הנשק הגרעיני.

כתבים דיווחו על אזרחים במרחק 240 קילומטרים ממוקד הניסוי אשר חזו בהבזק אור שהאיר את השמים כשמש בצהרי היום, מלווה בפיצוץ אדיר וענן שחור. עוד דווח כי רעם הפיצוץ נשמע והרעיד חלונות במרחק 320 קילומטרים ממוקד הניסוי. המגדל שעליו הוצבה הפצצה התאייד כלא היה ומכתש בעומק של 1.5 מטרים וברדיוס של כ-9 מטרים נפער תחתיו בחול המדבר אשר הותך והפך לזכוכית רדיואקטיבית ירקרקה, שזכתה מאוחר יותר לשם טריניטייט (דו"ח הניסוי, עמ' 12).

בדיווח הרשמי של גרובס, צוטט גנרל פארל, אחד מאנשי צוות הניסוי:

"אין מילים לתאר את המראה. האזור כולו הואר בזוהר עצום פי כמה מאור השמש בצהרי היום בצבעי זהב, סגול, אפור ורוד וכחול. כל גבעה והר הוארו בבהירות, עוצמה ויופי בל יתואר..."

התגובות הראשונות של אנשי צוות הניסוי היו של הפתעה, שמחה והקלה לנוכח הצלחתו, אך עד מהרה פינתה האופוריה את מקומה לפיכחון קר. מפורסמת במיוחד אמירתו של אופנהיימר כי משהבין את עוצמת ההרס הטמונה בפצצה, עלו במוחו (בציטוט משובש) מילותיו של קרישנה מתוך הבהגאוואד גיטה: ”עתה הנני המוות, מחריב העולמות.”

מיד לאחר הפיצוץ יצאה הודעה לעיתונות מבסיס חיל האוויר אלאמוגורדו הסמוך לאתר הניסוי, המדווחת על פיצוץ שאריות תחמושת ללא הרוגים או נפגעים. טיבו האמיתי של הפיצוץ פורסם רק לאחר הטלת שתי הפצצות הגרעיניות על יפן, כשלושה שבועות מאוחר יותר. למחרת הניסוי נפגש נשיא ארצות הברית הארי טרומן בוועידת פוטסדאם עם וינסטון צ'רצ'יל ועם יוסיף סטלין. במהלך הפגישה, אמר טרומן לסטלין כי ארצות הברית פיתחה נשק בעל עוצמה רבה אולם לא פירט מעבר לכך.

לאחר הניסוי

כשלושה שבועות לאחר הצלחת ניסוי טריניטי השתמשו האמריקאים בנשק החדש נגד היפנים, בתקווה כי הדבר יחיש את קיצה של המלחמה בזירת האוקיינוס השקט. הפצצה הראשונה, שהייתה מוכנה עוד טרם הניסוי, הוטלה על הירושימה ב-6 באוגוסט 1945. פצצה זו, שנקראה "ילד קטן", הכילה אורניום מועשר והופעלה באמצעות מנגנון ירי. הפצצה השנייה, "איש שמן", שהתבססה על פלוטוניום ומנגנון דחיסה זהה לזה שבפצצת הניסוי, הוטלה על נגסאקי כעבור שלושה ימים, ב-9 באוגוסט. בשתי ההפצצות נהרגו מיידית כ-120,000 איש ועוד אלפים רבים מתו בשנים שלאחר מכן כתוצאה מפציעתם ומהשפעת הקרינה והנשורת הרדיואקטיבית.

לאחר הפצצת נגסאקי נכנעה יפן ללא תנאים, ובאה אל סיומה מלחמת העולם השנייה. בשנים שלאחר המלחמה, התעוררו ויכוחים וחילוקי דעות באשר לנחיצות השימוש בנשק גרעיני כנגד יפן מטעמים מוסריים וצבאיים. עוצמת ההרס האיומה של הנשק הגרעיני ואפשרויות יישומו רדפו רבים מאנשי תוכנית מנהטן עד יומם האחרון. מאז ועד היום לא נעשה שימוש נוסף בפצצה גרעינית כנשק מלחמתי.

המידע על הניסוי פורסם זמן קצר לאחר הפצצת הירושימה. דו"ח סמית, המסמך המסקר את תוכנית מנהטן, פורסם ב-12 באוגוסט 1945 וסיפק אינפורמציה חלקית על הניסוי, אף שלא הזכיר כלל את מנגנון הקריסה של הפצצה. תמונות הפיצוץ זכו לפרסום והפכו לסמל לתחילת "עידן הגרעין".

האתר לאחר הניסוי

האובליסק הניצב היום במוקד הפיצוץ

המכתש שנוצר בעקבות הפיצוץ כוסה מיד עם תום הניסוי, ורק בשנת 1952 נחפר שוב לצורך סילוק שאריות זכוכית הטריניטייט הרדיואקטיבית. השטח הוכרז כאתר מורשת לאומית בשנת 1965, אובליסק בגובה 3.65 מטרים מתנוסס במוקד הפיצוץ והמכל "ג'מבו" עדיין ניצב לידו. יותר מ-70 שנה חלפו מאז הניסוי, אך עצמת הקרינה באתר עדיין חזקה פי 10 מהרגיל.

ראו גם

• פצצת מימן
• ילד קטן
• איש שמן

קישורים חיצוניים

• ויליאם ל. לורנס, אלאמוגורדו, אהובתי, באתר הספרייה הווירטואלית של מט"ח - מתוך פי האטום, דצמבר 1995
• אתר ניסוי טריניטי
• אתר מעבדות לוס אלאמוס
• אתר התיירות
• ארכיון נשק אטומי
• מפת אזור הניסוי
• Ynet, הניסוי הגרעיני הראשון והקשר לירח, באתר ynet, 12 בפברואר 2017

הערות שוליים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

36500877ניסוי טריניטי