최근 수정 시각 : 2024-02-17 19:57:00

샌드스톤 작전

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파일:미국 국기.svg 미국의 핵실험
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실험 장소 네바다 핵실험장 · 비키니 섬 · 에니위턱 환초
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Operation Sandstone
실험 날짜 1948년 4월 ~ 5월
실험 장소 에네웨타크 환초
실험 횟수 3회
주도 미국 원자력 위원회
1. 개요2. 배경3. 폭발
3.1. 엑스레이3.2. 요크3.3. 지브라
4. 참고

1. 개요

미국의 세번째 핵실험. 신형 핵무기 설계를 테스트하기 위한 실험으로, 군 주도가 아닌 미국 원자력 위원회의 주도로 이루어진 실험이다.

2. 배경

미국이 맨해튼 계획에서 개발한 원자폭탄 우라늄을 이용한 포신형 핵폭탄인 마크 1과 플루토늄을 이용한 내폭형 핵폭탄인 마크 3이 있었다. 포신형은 우라늄을 두 덩어리로 만들어놓고 화약으로 포를 쏘듯이 한 덩어리를 다른 덩어리로 쏘아 압축시켜 임계반응을 이끌어내는 방식이고, 내폭형은 사방에서 폭약을 터뜨려 그 충격파로 가운데의 플루토늄을 압축시켜 임계반응을 이끌어내는 방식이었다. 기술적으로는 포신형이 훨씬 간단했지만 그다지 효율이 좋지 않았고 내폭형은 좀 나았지만 여전히 효율이 떨어졌다.

게다가 플루토늄을 생산하는 원자로의 기술적 문제로 플루토늄 생산량이 떨어지면서 우라늄 생산량이 더 많아지는 동시에 우라늄 생산단가가 더 비싼 상황이 닥치자 둘을 섞어서 만든 코어를 써 보자는 의견이 나오게 된다. 따라서 새로 개발된 부양 코어와 복합 코어의 작동을 테스트하기 위해 새로운 핵실험이 계획되었다.

본 실험에서 적용된 방법은 위의 문제점을 극복하기 위해 내폭형에 약간 공간을 두어 마치 망치로 못을 때리듯이 관성을 가지고 압축시킬 수 있도록 코어를 공간 가운데에 '부양시키는' 방식이 제안되었다. 이를 '부양(levitated) 코어'라고 한다.[1] 이 부양코어의 적용으로 인하여 팻맨과 같은 양의 플루토늄을 사용하여 약 2배에 가까운 폭발력의 증대를 이루어 냈으며 이후에 설계되는 폭탄의 기본설계로 자리잡게 된다.

이 실험 결과는 즉시 새로운 마크 4, 5 원자폭탄을 만드는데 유용하게 사용되었다.

3. 폭발

3.1. 엑스레이

엑스레이
실험 날짜 1948년 4월 15일 06시 16분 59초 (MIT)
실험 장소 에네웨타크 환초
사용한 폭탄 Mk-3 Type B levitated
위력 37 kt
폭탄 종류 복합 내폭형 핵무기
고도 61m 철탑
파일:external/upload.wikimedia.org/AbombOperationSandstoneApril1948.png
우라늄과 플루토늄을 2:1로 섞은 복합 코어를 이용한 실험. 다른 두 실험과 마찬가지로 부양 코어가 사용되었다.

3.2. 요크

요크
실험 날짜 1948년 5월 1일 06시 08분 59초 (MIT)
실험 장소 에네웨타크 환초
사용한 폭탄 Mk-3 Type B levitated
위력 49 kt
폭탄 종류 우라늄 내폭형 핵무기
고도 61m 철탑
파일:external/upload.wikimedia.org/Sandstone_Yoke_001.jpg
순수 우라늄만을 사용한 코어를 이용한 실험. 다른 두 실험과 마찬가지로 부양 코어가 사용되었다. 실험일 기준 가장 강한 위력의 폭발이었지만 효율은 좋지 않았다.

3.3. 지브라

지브라
실험 날짜 1948년 5월 15일 06시 04분 00초 (MIT)
실험 장소 에네웨타크 환초
사용한 폭탄 Mk-3 Type B levitated
위력 18 kt
폭탄 종류 우라늄 내폭형 핵무기
고도 61m 철탑
이전과 같이 순수 우라늄만을 사용한 코어를 이용한 실험. 다른 두 실험과 마찬가지로 부양 코어가 사용되었다. 위력은 낮았지만 크기에 비해 효율이 매우 좋았다.

4. 참고


[1] 기존의 마크 3는 폭발렌즈를 통하여 가운데 플루토늄 구를 누르는(Pusher)구조였다면 부양코어를 적용한 신형 핵무기는 부양된 약간의 공간을 통하여 플루토늄 구를 충격하는 구조가 되어 순간적인 압축력이 중요한 초기과정에서 더 큰 압축력을 얻을 수 있었다.