아이비 작전의
수소폭탄 기술 실증 실험이 끝난 후, 1953년 8월 12일 소련이 세계 최초로 실용화가 가능한 건식 수소폭탄을 실험하는데 성공하자 이에 자극받은 미국도 폭격기를 통해 투하가 가능한 2F
수소폭탄 개발을 위해서 실험을 시작하게 된다. 아이비는 습식(濕式)폭탄 실험으로 핵융합과정의 필요한 수소 동위원소들을 액체형태로 보관해야 했지만 캐슬 실험은 건식(乾式)폭탄을 사용하여 냉각장치가 불필요하여 폭격기를 통한 공중수송이 가능한 비교적 크기가 작은 폭탄들의 실험이었다. 보통 캐슬 실험에서 브라보가 가장 강력한 폭발이었기에 브라보샷 하나를 위한 실험으로 대다수가 알고 있지만 캐슬 실험에서 사용된 폭탄은 총 6개의 폭탄이며 폭파 목적과 종류도 다른 폭탄들이다. 실험은 브라보(Bravo), 유니온(Union), 양키(Yankee), 에코(Echo), 넥타(Nectar), 로미오(Romeo), 쿤(Koon) 이렇게 7개의 폭탄이 사용될 예정이었으나 캐슬 에코는 작전에서 취소되었다. 이 폭탄들은 쿤과 에코를 제외하고 모두
로스 앨러모스 연구소에서 에드워드 텔러-울람 디자인으로 제작하였다.[2]
로미오와 마찬가지로 천연리튬과 중수소 리튬을 이용한 폭탄으로 1~3.5Mt 정도의 폭발력을 예상했으나 설계상 결함으로 고작 110Kt정도밖에 위력을 내지 못했다. 원래 핵융합에 참가해야할 핵물질들이 설계상 결함으로 모두 핵반응에 참가하지 않고 폭발시에 이리저리 낙진으로 흩뿌려지게 되었던 것이다. 이를 피즐(Fizzle)이라고 하는데 기폭제들이 충분히 빠르게 핵반응에 참가하지 않고 느리게 참가하면서 동시에 핵반응을 일으키지 않고 먼저 닫은 앞부분만이 임계핵반응을 일으켜 바깥부분이 핵반응 없이 날아가게 되는 현상이다.
원래 이 실험은 습식 냉각된 중수소와 건식 40%의 농축된 리튬6가 들어간 수소 폭탄으로 아이비로 제작된
크고 아름다운 폭탄 크기를 좀더 작게 무기화한 습식 TX-16/EC-16폭탄의 시험용으로 시작되었지만 역시 브라보로 인해서 아이비의 설계가 더이상 쓸모가 없어져 실험에 사용할 폭탄을 Mk.17 폭탄의 개량형인 Mk.24로 교체했으며 역대 2번째로 강한 폭발이었다.
고속중성자의 3단계 핵분열을 일으키는 실험으로 핵융합 무기가 아닌 핵분열 무기에 가까운 폭탄으로 실제로 핵반응에 리튬보다는 우라늄과 플루토늄이 더많이 참여해 수소폭탄이라고 보기엔 어렵다. 이 실험으로 탄생한 수소폭탄이 종전의 Mk.17보다 더욱 더 경량화된 수소폭탄인 Mk.15다.[7]
[1]
원래 7회였으나 실험 하나가 취소되었다. 이유는 후술
[2]
나머지 2개의 폭탄은 캘리포니아 대학 방사선 연구소에서 제작되었다.
[3]
초창기 예측 위력은 4~8Mt였다.
[4]
웜즈 시리즈 중에서 웜즈 아마겟돈의 도입부 시작 화면으로 차용되기도 했다.
[5]
천연리튬에는 7.5%~7.6%의 리튬6가 들어있다.
[6]
이 섬은 아이비 마이크 실험으로 사라졌기 때문에 섬 위의 바지선을 이용하여 폭파시켰다.
[7]
이 Mk.15 폭탄은 2년 후
B-52에 의해 비키니 환초에 투하되는데 이때는 3.8Mt를 기록했다.