<html>
  <head>
    <meta content="text/html; charset=windows-1252"
      http-equiv="Content-Type">
  </head>
  <body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000">
    <p>The US had way better nuclear safety than other countries, in my
      view partially because of the interest in stuff that goes boom.
      Here is a little story from the other side, that started with this
      email from Stuart Armstrong:<br>
      <br>
      <blockquote type="cite">I have a new expression: “a lump of
        cadmium”.<br>
        <br>
        Background: in WW2, Heisenberg was working on the German atomic
        reactor project (was he bad? see the fascinating play
        “Copenhagen” to find out!). His team almost finished a nuclear
        reactor. He thought that a reaction with natural uranium would
        be self-limiting (spoiler: it wouldn’t), so had no cadmium
        control rods or other means of stopping a chain reaction.<br>
        <br>
        But, no worries: his team has “a lump of cadmium” that they
        could toss into the reactor if things got out of hand. So, now,
        if someone has a level of precaution woefully inadequate to the
        risk at hand, I will call it a lump of cadmium.</blockquote>
      (Based on German Nuclear Program Before and During World War II by
      Andrew Wendorff)<br>
      <br>
      It reminds me of the story that SCRAM (emergency nuclear reactor
      shutdowns) stands for “Safety Control Rod Axe Man“, a guy standing
      next to the rope suspending the control rods with an axe, ready to
      cut it. It has been argued it was liquid cadmium solution instead.
      Still, in the US project they did not assume the reaction was self
      stabilizing.<br>
      <br>
      Going back to the primary citation, we read:<br>
      <blockquote type="cite"><br>
        To understand it we must say something about Heisenberg’s
        concept of reactor design. He persuaded himself that a reactor
        designed with natural uranium and, say, a heavy water moderator
        would be self-stabilizing and could not run away. He noted that
        U(238) has absorption resonances in the 1-eV region, which means
        that a neutron with this kind of energy has a good chance of
        being absorbed and thus removed from the chain reaction. This is
        one of the challenges in reactor design—slowing the neutrons
        with the moderator without losing them all to absorption.
        Conversely, if the reactor begins to run away (become
        supercritical) , these resonances would broaden and neutrons
        would be more readily absorbed. Moreover, the expanding material
        would lengthen the mean free paths by decreasing the density and
        this expansion would also stop the chain reaction. In short, we
        might experience a nasty chemical explosion but not a nuclear
        holocaust. Whether Heisenberg realized the consequences of such
        a chemical explosion is not clear. In any event, no safety
        elements like cadmium rods were built into Heisenberg’s
        reactors. At best, a lump of cadmium was kepton hand in case
        things threatened to get out of control. He also never
        considered delayed neutrons, which, as we know, play an
        essential role in reactor safety. Because none of Heisenberg’s
        reactors went critical, this dubious strategy was never put to
        the test.<br>
      </blockquote>
      (Jeremy Bernstein, Heisenberg and the critical mass. Am. J. Phys.
      70, 911 (2002); <a class="moz-txt-link-freetext" href="http://dx.doi.org/10.1119/1.1495409">http://dx.doi.org/10.1119/1.1495409</a>)<br>
    </p>
    <p>This reminds me a lot of the modelling errors we discuss in the
      “Probing the improbable” paper <a class="moz-txt-link-freetext" href="https://arxiv.org/abs/0810.5515">https://arxiv.org/abs/0810.5515</a> ,
      especially of course the (ahem) energetic error giving Castle
      Bravo 15 megatons of yield instead of the predicted 4-8 megatons.
      Leaving out Li(7) from the calculations turned out to leave out
      the major contributor of energy.<br>
      <br>
      Note that Heisenberg did have an argument for his safety, in fact
      two independent ones! The problem might have been that he was
      thinking in terms of mostly U(238) and then getting any kind of
      chain reaction going would be hard, so he was biased against the
      model of explosive chain reactions (but as the Bernstein paper
      notes, <i>somebody </i>in the project had correct calculations
      for explosive critical masses). Both arguments were flawed when
      dealing with reactors enriched in U(235). Coming at nuclear power
      from the perspective of nuclear explosions on the other hand makes
      it natural to consider how to keep things from blowing up.<br>
      <br>
      We may hence end up with lumps of cadmium because we approach a
      risk from the wrong perspective. The antidote should always be to
      consider the risks from multiple angles, ideally a few adversarial
      ones. The more energy, speed or transformative power we expect
      something to produce, the more we should scrutinize existing
      safeguards for them being lumps of cadmium. If we think our
      project does not have that kind of power, we should both question
      why we are even doing it, and whether it might actually have some
      hidden critical mass.<br>
    </p>
    <br>
    (I want to get a lump of cadmium to have in my office.)<br>
    <br>
    <pre class="moz-signature" cols="72">-- 
Dr Anders Sandberg
Future of Humanity Institute
Oxford Martin School
Oxford University</pre>
  </body>
</html>