01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Физика
2 декабря 2016
История науки: поленница для мирного атома

74 года первой контролируемой цепной атомной реакции

Рисунок реактора во время первого эксперимента (художественная реконструкция по воспоминаниям очевидцев)
Gary Sheehan (Atomic Energy Commission)

Как во благо науки был использован пустующий стадион, из чего сложили «Чикагскую поленницу» и как это привело к бомбардировке Японии, в ежедневной рубрике «История науки» рассказывает Indicator.Ru.

1939 год. Итальянский физик Энрико Ферми прибывает со своей семьей в США. На тот момент это уже состоявшийся ученый: у него за спиной преподавание в нескольких университетах, стажировки у известных физиков, собственные исследования в области ядерной физики, за которые он получил Нобелевскую премию. Италия конца 1930-х годов была не лучшим местом для проживания евреев (в том числе жены Ферми), и он воспользовался вручением премии как шансом эмигрировать и вывезти из Италии свою семью.

0e095edc0b2e9ac668990878a5c24761a51849ee
Энрико Ферми
Department of Energy. Office of Public Affairs/Wikimedia Commons

В Америке Ферми получил предложения от нескольких университетов и выбрал Колумбийский, где и продолжил свою работу. В конце 1938 года из Старого света пришла новость о том, что два немецких ученых, Отто Ган и Фриц Штрассман, открыли реакцию деления атомного ядра. Американские ученые заинтересовались этими экспериментами и особенно той энергией, которая выделяется в ходе реакции. Уже в январе 1939 года группа ученых, в числе которых был и Ферми, провела первую такую реакцию в США.

Деление ядра атома проводили путем облучения тяжелых элементов нейтронами. Ученые знали, что цепная реакция возможна, если при делении выделяется больше нейтронов, чем поглощается. Такая реакция протекает с выделением большого количества энергии. Вот поиском способа провести самоподдерживающуюся цепную реакцию и занялись Ферми и его коллеги. Через пару лет они смогли перейти от теоретической проработки к экспериментам.

Однако для этого нужно было построить ядерный реактор. «Чикагскую поленницу», как прозвали реактор за его внешний вид, создали под трибунами пустующего на тот момент стадиона Stagg Field. Реактор действительно напоминал поленницу (лучше не скажешь) из брикетов прессованного оксида урана и графитовых блоков. По мере сооружения реактора ученые проводили измерения и отслеживали, насколько близко они подошли к критической массе, необходимой для начала реакции. Она была достигнута 1 декабря. В итоге реактор содержал 5,4 тонны металлического урана, 45 тонн оксида урана и 360 тонн графита. Высота «поленницы» составила около шести метров.

2a3c8a1cd49414678383b6d13a29a369e0bc6f4c
Чикагская поленница-1
ENERGY.GOV/Wikimedia Commons

На следующий день в присутствии 49 ученых начались эксперименты. Ход реакции определялся положением графитовых стержней, поглощающих нейтроны и, следовательно, замедляющих реакцию. Через 28 минут после начала эксперимент был прерван сигналом тревоги, означающим, что были превышены безопасные показатели скорости реакции. Однако даже получаса было достаточно, чтобы доказать: контролируемая цепная ядерная реакция возможна.

Еще в начале 1939 года Ферми рассказывал о возможности использовать энергию ядерной реакции в военных целях. Позднее его привлекли к работе над Манхэттенским проектом, в котором принимали участие и многие немецкие физики, так же, как и Ферми, бежавшие в Америку. Результатом работы проекта стало испытание ядерного оружия (на полигоне Аламогордо) и применение его в войне против Японии — бомбардировка Хиросимы и Нагасаки.

За работу в области контролируемых и в большей степени неконтролируемых ядерных реакций Ферми прозвали одним из «отцов атомной бомбы».

D36ee38af2ddf0e6ed7df79a0fce5c00ccbbe396
«Ядерная энергия» — скульптура Генри Мура, установленная в 1967 году в университетском городке Чикагского университета. С 1983 года Национальный исторический памятник США
Just/Wikimedia Commons

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое