Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для пакистанского института см Металлургическая лаборатория (Wah) .

Металлургическая лаборатория
Экхарт Холл.jpg
Экхарт-холл в Чикагском университете использовался под административные офисы Металлургического проекта.
УчредилФевраль 1943 г. ( 1943-02 )
Тип исследованияклассифицированный
Бюджет30,69 миллиона долларов (1943–1946)
Поле исследований
Химия и металлургия плутония , проектирование ядерных реакторов
ДиректорРичард Л. Доан
Сэмюэл К. Эллисон
Джойс С. Стернс
Фаррингтон Дэниэлс
Сотрудники2008 г. на 1 июля 1944 г.
Место расположенияЧикаго , Иллинойс , США
41 ° 47′25 ″ с.ш. 87 ° 35′56 ″ з.д. / 41,79028 ° с.ш. 87,59889 ° з.д. / 41.79028; -87,59889 Координаты : 41 ° 47′25 ″ с.ш. 87 ° 35′56 ″ з.д.  / 41,79028 ° с.ш. 87,59889 ° з.д. / 41.79028; -87,59889
Операционное агентство
Чикагский университет
Энрико Ферми
Джеймс Франк
Гленн Сиборг
Юджин Вигнер

Металлургическая лаборатория (или Met Lab ) была научная лаборатория в Университете Чикаго , который был создан в феврале 1942 года для изучения и использовать недавно обнаруженную химический элемент плутоний . Он исследовал химию и металлургию плутония, спроектировал первые в мире ядерные реакторы для его производства и разработал химические процессы для его отделения от других элементов. В августе 1942 года химический отдел лаборатории первым произвел химическое разделение взвешиваемого образца плутония, а 2 декабря 1942 года в лаборатории Met Lab была проведена первая управляемая цепная ядерная реакция в реакторе Chicago Pile-1., который был построен под трибунами старого университетского футбольного стадиона Stagg Field .

Металлургическая лаборатория была создана в рамках металлургического проекта, также известного как проект «Свая» или «Х-10», который возглавляет чикагский профессор Артур Х. Комптон , лауреат Нобелевской премии . В свою очередь, это было частью Манхэттенского проекта - усилий союзников по разработке атомной бомбы во время Второй мировой войны . Металлургической лабораторией последовательно возглавляли Ричард Л. Доан, Сэмюэл К. Эллисон , Джойс С. Стернс и Фаррингтон Дэниэлс . Среди ученых, которые там работали, были Энрико Ферми , Джеймс Франк , Юджин Вигнер иГленн Сиборг . На пике своего развития 1 июля 1944 года в нем работало 2008 человек.

Вскоре лаборатория переместила Chicago Pile-1 в более отдаленное место в Аргоннском лесу , где из его исходных материалов была построена улучшенная Chicago Pile-2, которая будет использоваться в новых исследованиях продуктов ядерного деления. Другой реактор, Chicago Pile-3 , был построен на площадке в Аргонне в начале 1944 года. Это был первый в мире реактор, в котором тяжелая вода использовалась в качестве замедлителя нейтронов . Он стал критическим в мае 1944 года и впервые был запущен на полную мощность в июле 1944 года. Металлургическая лаборатория также спроектировала графитовый реактор X-10 на заводе Clinton Engineer Works в Ок-Ридже, штат Теннесси , и реактор B.на заводе Hanford Engineer Works в штате Вашингтон .

Помимо работы по разработке реактора, Металлургическая лаборатория изучала химию и металлургию плутония и работала с DuPont над разработкой процесса фосфата висмута, используемого для отделения плутония от урана. Когда стало ясно, что ядерные реакторы будут включать радиоактивные материалы в гигантских масштабах, возникла серьезная озабоченность по поводу аспектов здоровья и безопасности, и изучение биологических эффектов радиации приобрело большее значение. Было обнаружено, что плутоний, как и радий, искал кости , что делало его особенно опасным. Металлургическая лаборатория стала первой из национальных лабораторий , Аргоннской национальной лабораторией.1 июля 1946 года работы в Met Lab также привело к созданию Ферми Института Энрико и Franck института Джеймса в университете.

Истоки [ править ]

Открытие ядерного деления в уране немецких химиков Отто Хан и Штрассман в декабре 1938 года, и его теоретическое объяснение (и обозначению) по Лизе Мейтнер и Отто Фриш вскоре после, [1] открыло возможность , что нейтроны , полученные при делении могут создать управляемая цепная ядерная реакция . В Колумбийском университете , Энрико Ферми и Лео Сцилард начали изучать , как это может быть достигнуто. [2] В августе 1939 года Сциллард составил конфиденциальное письмо вПрезидент Соединенных Штатов , Франклин Д. Рузвельт , предупреждение о возможности проекта ядерного оружия , немецкого , и убежден , что его старый друг и соратник Альберта Эйнштейна , чтобы совместно подписать его. [3] Это привело к поддержке исследований ядерного деления правительством США. [4]

В апреле 1941 года Национальный комитет по оборонным исследованиям (NDRC) попросил Артура Комптона , лауреата Нобелевской премии по физике в Чикагском университете , рассказать об урановой программе. [5] Нильс Бор и Джон Уиллер предположили, что тяжелые изотопы с нечетными атомными номерами , такие как плутоний-239 , являются делящимися . [6] Эмилио Сегре и Гленн Сиборг в Университете Калифорнии получают 28 мкг плутония в 60-дюймовом циклотроне там в мае 1941 года, и обнаружили , что он имел в 1,7 разатепловые нейтроны захват сечение урана-235. Хотя на циклотронах можно было создать незначительные количества плутония-239, было невозможно произвести таким образом большие количества плутония. [7] Комптон обсудил с Юджином Вигнером из Принстонского университета, как плутоний может быть произведен в ядерном реакторе , и с Робертом Сербером из Университета Иллинойса о том, как плутоний, произведенный в реакторе, может быть химически отделен от урана, из которого он был получен. . [8]

20 декабря, вскоре после нападения Японии на Перл-Харбор , в результате которого Соединенные Штаты вступили в войну, Комптон был назначен ответственным за проект по плутонию. [9] [10] Его целями были производство реакторов для преобразования урана в плутоний, поиск способов химического отделения плутония от урана, а также разработка и создание атомной бомбы. [11] [6] Хотя успешный реактор еще не был построен, ученые уже разработали несколько различных, но многообещающих концепций конструкции. Комптону пришлось решить, что из этого следует предпринять. [12]Он предложил амбициозный график, нацеленный на достижение управляемой цепной ядерной реакции к январю 1943 года и получение атомной бомбы, которую можно доставить к январю 1945 года [11].

Комптон чувствовал, что наличие команд в Колумбии, Принстоне, Чикагском и Калифорнийском университетах создает слишком много дублирования и недостаточного сотрудничества, и решил сосредоточить работу в одном месте. Никто не хотел переезжать, и все выступали за свое местоположение. В январе 1942 года, вскоре после того, как Соединенные Штаты вступили во Вторую мировую войну, Комптон решил сосредоточить работу в своем собственном месте, в Чикагском университете, где, как он знал, он пользовался безоговорочной поддержкой университетской администрации [13], тогда как Колумбия занималась усилия по обогащению урана и не решались добавить еще один секретный проект. [14]Другими факторами, повлиявшими на это решение, были центральное расположение Чикаго и наличие ученых, техников и объектов на Среднем Западе, которые еще не были уволены военными работами. [13] Жилье было более доступным, а внутренние города были менее уязвимы для вражеских атак. [15]

Персонал [ править ]

Артур Х. Комптон (слева), глава Металлургического проекта, с Мартином Д. Уитакером , директором Clinton Laboratories

Новое научно-исследовательское учреждение было образовано в феврале 1942 года и называлось «Металлургическая лаборатория» или «Met Lab». Существовала настоящая металлургия, но название предназначалось для прикрытия ее деятельности. Чикагский университет рассматривал возможность создания научно-исследовательского института металлов и действительно сделает это после войны, поэтому его создание не привлекло особого внимания. Плутониевый проект Комптона затем стал известен как Металлургический проект. [16] Металлургическая лаборатория находилась в ведении Чикагского университета по контракту с Управлением научных исследований и разработок (OSRD). [17]

Более 5000 человек в 70 исследовательских группах участвовали в Металлургическом проекте Комптона [18] [19], также известном как проект «Свая» или «X-10», [20] из которых около 2000 работали в Металлургической лаборатории в Чикаго. [18] [19] Несмотря на хорошую зарплату, набор был трудным. Была конкуренция между учеными и инженерами из других оборонных проектов, а Чикаго был дорогим по сравнению с университетскими городами. [21]

Норман Хилберри был заместителем директора металлургического проекта, а Ричард Л. Доан был назначен директором металлургической лаборатории. [18] Хотя Доан был способным администратором, ему было трудно быть принятым в качестве руководителя лаборатории, поскольку он не был академиком. 5 мая 1943 года Комптон заменил его Сэмюэлем К. Эллисоном и назначил Генри Д. Смита заместителем директора. [22] Первоначально существовало три группы физиков, возглавляемые Эллисон, Ферми и Мартином Д. Уитакером . Фрэнк Спеддинг возглавлял химический отдел. Позже его сменил Герберт Маккой , а затем Джеймс Франк .[18] Комптон назначил Роберта Оппенгеймера ответственным за разработку бомбы в июне 1942 года. В ноябре 1942 года это стало отдельным проектом, известным как Проект Y , который находился в Лос-Аламосе, Нью-Мексико . [23]

После того как в августе 1942 года инженерный корпус армии США взял на себя Манхэттенский проект, Манхэттенский округ координировал работу. [24] С 17 февраля 1943 года Комптон отчитывался перед директором Манхэттенского проекта бригадным генералом Лесли Р. Гровсом младшим вместо секции S-1 OSRD . [25] Район Манхэттена принял на себя полную ответственность за контракт с Металлургической лабораторией 1 мая 1943 года. [24] Капитан Дж. Ф. Графтон был назначен инженером района Чикаго в августе 1942 года. Его сменил капитан Артур В. Петерсон.в декабре 1942 года. Петерсон оставался там до октября 1944 года. 1 июля 1945 года капитан Дж. Ф. МакКинли стал региональным инженером в Чикаго [26].

Здания [ править ]

Сначала большая часть помещений лаборатории была предоставлена ​​Чикагским университетом. Физики заняли место под северной и западной трибунами Стагг Филд и в служебном здании, где находился циклотрон. Химики захватили лабораторию Джорджа Герберта Джонса и химическую лабораторию Кента. Группа здоровья заняла места в Анатомическом корпусе, Доме Дрекселей, больнице Биллингса и лаборатории Киллиса, а административные помещения вошли в Зал Экхарта . [27] Сцилард позже писал, что «моральный дух ученых можно почти изобразить на графике, подсчитав количество огней, горящих после обеда в офисах в Экхарт-холле». [28]Когда проект перерос свое пространство в Экхарт-холле, он переехал в соседний Райерсон-холл. Металлургическая лаборатория в конечном итоге заняла 205 000 квадратных футов (19 000 м 2 ) территории кампуса. В зданиях, занятых лабораторией, были внесены изменения на сумму около $ 131 000, но Чикагскому университету также пришлось внести изменения для пользователей, которых он переместил. [27]

Аргоннская лаборатория на «Площадке А»

Чикагский университет предоставил району Манхэттена участок площадью 0,73 акра (0,30 га), занимаемый теннисными кортами, на условиях аренды за один доллар, для строительства нового химического здания площадью 20 000 квадратных футов (1 900 м 2 ). Стоун и Вебстер начали работу над этим в сентябре 1942 года, а закончили в декабре. Вскоре выяснилось, что он слишком мал, и к аренде был добавлен прилегающий участок площадью 0,85 акра (0,34 га), на котором была построена пристройка площадью 30 000 квадратных футов (2800 м 2 ), которая была завершена в ноябре 1943 года. Были проведены обширные работы. затем выполняется в системе вентиляции, чтобы лаборатория могла более безопасно работать с плутонием. Сайт, содержащий ледяной доми конюшни, принадлежащие университету в Чикаго, были открыты в апреле 1943 года. Известный как Участок B, он был реконструирован, чтобы обеспечить 62 670 квадратных футов (5 822 м 2 ) лабораторий и мастерских для медицинских и металлургических групп. 124-й арсенал полевой артиллерии был арендован у штата Иллинойс, чтобы предоставить больше места в марте 1944 года, и было арендовано или построено около 360 000 квадратных футов (33 000 м 2 ) площадей по цене 2 миллиона долларов. [29]

По соображениям безопасности было нежелательно размещать установки для экспериментов с ядерными реакторами в густонаселенном Чикаго. [30] Compton выбрал участок в Аргоннском лесе , часть лесного заповедника округа графства Кук , около 20 миль (32 км) к юго - запад от города Чикаго, именуемых сайт А. [30] Военный департамент арендовала 1088 акров ( 440 га) земли там из округа Кук на время войны плюс один год за доллар. Строительство объектов, включая лаборатории, служебные здания и подъездную дорогу, было начато в сентябре 1942 г. и завершено в начале 1943 г. [31]Комптон назначил Ферми первым директором Аргоннской лаборатории. [25]

Разработка реактора [ править ]

Чикаго Пайл-1 [ править ]

Стагг Филд в Чикагском университете. Стадион снесли в 1957 году.

Между 15 сентября и 15 ноября 1942 года группы под руководством Герберта Л. Андерсона и Уолтера Зинна построили шестнадцать экспериментальных реакторов (известных в то время как «сваи») под трибунами Стэг-Филд. [32] Ферми разработал новый ураново- графитовый котел, который можно было довести до критического состояния в контролируемой самоподдерживающейся ядерной реакции . [33] Строительство в Аргонне отставало от графика из-за трудностей Stone & Webster с набором квалифицированных рабочих и необходимыми строительными материалами. Это привело к трудовому спору, когда профсоюзные работники предприняли меры по привлечению на работу непрофсоюзных рабочих. [34]Когда стало ясно, что материалы для новой сваи Ферми будут под рукой до завершения строительства новой конструкции, Комптон одобрил предложение Ферми построить сваю под стендами на Стагг Филд. [35]

Строительство реактора, известного как Chicago Pile-1 (CP-1), началось утром 16 ноября 1942 года. [36] Работа велась в 12-часовую смену, с дневной сменой под руководством Зинна и ночной сменой. под Андерсоном. [37] После завершения деревянная рама поддерживала структуру эллиптической формы, высотой 20 футов (6,1 м), шириной 6 футов (1,8 м) на концах и 25 футов (7,6 м) в середине. [38] Он содержал 6 коротких тонн (5,4 т) металлического урана, 50 коротких тонн (45 т) оксида урана и 400 коротких тонн (360 т) графита, что оценивалось в 2,7 миллиона долларов. [39] 2 декабря 1942 года он осуществил первую управляемую самоподдерживающуюся ядерную реакцию. [40]12 декабря 1942 года выходная мощность CP-1 была увеличена до 200 Вт, чего хватало для питания лампочки. Из-за отсутствия какой-либо защиты он представлял опасность для всех, кто находился поблизости. После этого испытания были продолжены на более низкой мощности 0,5 Вт [41].

Чикаго Пайл-2 [ править ]

Эксплуатация Chicago Pile-1 была прекращена 28 февраля 1943 года. Она была демонтирована и перемещена в Аргонн, [42] [43] [44], где исходные материалы были использованы для строительства Chicago Pile-2 (CP-2). Вместо того, чтобы иметь сферическую форму, новый реактор был построен в форме куба, около 25 футов (7,6 м) в высоту с основанием площадью около 30 футов (9,1 м) квадратным. Он был окружен бетонными стенами толщиной 5 футов (1,5 м), которые действовали как радиационный щит , и с верхней защитой из 6 дюймов (15 см) свинца и 50 дюймов (130 см) дерева. Было использовано больше урана, поэтому он содержал 52 короткие тонны (47 т) урана и 472 короткие тонны (428 т) графита. Никакой системы охлаждения не было, так как она работала всего на несколько киловатт. [45]CP-2 вступил в строй в марте 1943 года. [46] [47]

Чикаго Пайл-3 [ править ]

Чикаго Пайл-3

Второй реактор, известный как Chicago Pile-3 , или CP-3, был построен на площадке в Аргонне в начале 1944 года. Это был первый в мире реактор, в котором тяжелая вода использовалась в качестве замедлителя нейтронов . Он был недоступен, когда был построен CP-1, но теперь стал доступен в большом количестве благодаря проекту P-9 Манхэттенского проекта . [48] Реактор представлял собой большой алюминиевый резервуар диаметром 6 футов (1,8 м), заполненный тяжелой водой, весившей около 6,5 тонны (5,9 т). В крышке были расположены отверстия, через которые в тяжелую воду выступал 121 урановый стержень в алюминиевой оболочке. Резервуар был окружен графитовым отражателем нейтронов., который, в свою очередь, был окружен свинцовым щитом и бетоном. Экранирование верхней части реактора состояло из слоев съемных квадратных кирпичей размером 1 фут (30 см), состоящих из слоев железа и масонита . Тяжелая вода охлаждалась с помощью теплообменника с водяным охлаждением . Помимо управляющих стержней, имелся аварийный механизм для сброса тяжелой воды в резервуар внизу. [45] Строительство началось 1 января 1944 года. [49] Реактор вышел из строя в мае 1944 года и впервые был запущен на полную мощность 300 кВт в июле 1944 года. [45]

Во время войны Зинн позволял использовать его круглосуточно, а его конструкция позволяла легко проводить эксперименты. [50] Это включало тесты для исследования свойств изотопов, таких как тритий, и определения сечения захвата нейтронов элементами и соединениями, которые могут быть использованы для строительства будущих реакторов или присутствовать в примесях. Они также использовались для испытаний оборудования и в экспериментах по определению термостойкости материалов и для обучения операторов. [45] [51]

Производственные сваи [ править ]

При проектировании реакторов для производства плутония возникло несколько проблем не только в ядерной физике, но и в инженерии и строительстве. Металлургическая лаборатория уделяла большое внимание таким вопросам, как долговременное воздействие излучения на материалы. [52] Были рассмотрены два типа реакторов: гомогенный, в котором замедлитель и топливо были смешаны вместе, и гетерогенный, в котором замедлитель и топливо были расположены в виде решетки. [53] К концу 1941 года математический анализ показал, что конструкция решетки имеет преимущества по сравнению с однородным типом, и поэтому она была выбрана для CP-1, а также для более поздних промышленных реакторов. В качестве замедлителя нейтронов был выбран графит на основе его доступности по сравнению с бериллием.или тяжелая вода. [54]

Новое здание химии в кампусе Чикагского университета. Готическая башня Оленьего поля едва видна на левом фоне.

Решение о том, какую охлаждающую жидкость использовать, вызвало все больше споров. Первым выбором Металлургической лаборатории был гелий , потому что он мог быть и хладагентом, и замедлителем нейтронов. Не остались без внимания трудности его использования. Потребуются большие количества, и он должен быть очень чистым, без примесей, поглощающих нейтроны . Для циркуляции газа через реактор потребуются специальные нагнетатели, а проблема утечки радиоактивных газов должна быть решена. Ни одна из этих проблем не считалась непреодолимой. Решение об использовании гелия было передано DuPont , компании, ответственной за строительство производственных реакторов, и первоначально было принято. [55]

В начале 1943 года Вигнер и его теоретическая группа, в которую входили Элвин Вайнберг , Кэтрин Уэй , Лео Олингер, Гейл Янг и Эдвард Кройц, разработали проект производственного реактора с водяным охлаждением. [56] Выбор воды в качестве теплоносителя был спорным, поскольку, как известно, она поглощала нейтроны, тем самым снижая эффективность реактора, но Вигнер был уверен, что расчеты его группы верны и что с более чистыми графитом и ураном, которые были теперь В наличии вода будет работать, а технические трудности, связанные с использованием гелия в качестве хладагента, задержат реализацию проекта. [57]

В конструкции использовался тонкий слой алюминия для защиты урана от коррозии охлаждающей водой. Цилиндрические урановые пробки с алюминиевыми оболочками будут проталкиваться через каналы через реактор и выпадать с другой стороны в пруд-охладитель. Как только радиоактивность спадет, пули будут удалены, а плутоний - извлечен. [58] Изучив две конструкции, инженеры DuPont выбрали вариант с водяным охлаждением. [59] В 1959 г. будет выдан патент на конструкцию реактора на имя Кройца, Олингера, Вайнберга, Вигнера и Янга. [60]

Использование воды в качестве охлаждающей жидкости подняло проблему коррозии и окисления алюминиевых труб. Металлургическая лаборатория протестировала различные добавки к воде, чтобы определить их действие. Было обнаружено, что коррозия сводится к минимуму, когда вода является слабокислой, поэтому в воду добавляли разбавленную серную кислоту, чтобы получить pH 6,5. Другие добавки , такие как силикат натрия , бихромат натрия и щавелевая кислота также были введены в воду , чтобы предотвратить накопление пленки , которые могли бы ингибировать циркуляцию охлаждающей воды. [61] Топливные пробки были снабжены алюминиевой рубашкой для защиты металлического урана от коррозии.это могло бы произойти, если бы он вступил в контакт с водой, и чтобы предотвратить выброс газообразных радиоактивных продуктов деления, которые могли бы образоваться при их облучении. Алюминий был выбран потому, что оболочка должна передавать тепло, но не поглощать слишком много нейтронов. [62] Процессу алюминиевого консервирования уделялось пристальное внимание, так как разорванные пробки могли заблокировать или повредить каналы в реакторе, а самые маленькие отверстия могли выделять радиоактивные газы. Металлургическая лаборатория исследовала режимы производства и испытаний для процесса консервирования. [61]

Важное направление исследований касалось эффекта Вигнера . [63] При бомбардировке нейтронами атомы углерода в графитовом замедлителе могут быть выбиты из кристаллической структуры графита. Со временем это приводит к нагреванию и разбуханию графита. [64] На исследование проблемы уйдет большая часть 1946 года, прежде чем будет найдено решение. [65]

Химия и металлургия [ править ]

Лаборатория в Новом здании химии Чикагского университета

Металлургические работы были сосредоточены на уране и плутонии. Хотя он был открыт более века назад, об уране было мало что известно, о чем свидетельствует тот факт, что во многих источниках указана температура его плавления, которая отклоняется почти на 500 ° F (280 ° C). Эдвард Кройц исследовал это и обнаружил, что при правильном диапазоне температур уран можно ковать, катать и втягивать в стержни, требуемые конструкцией производственного реактора. Было обнаружено, что при резке урана стружка воспламеняется. В сотрудничестве с Alcoa и General Electric Металлургическая лаборатория разработала метод припайки алюминиевой оболочки к урановой пробке. [66]

Под давлением с целью определить источник обработанного урана в апреле 1942 года Комптон, Спеддинг и Хилберри встретились с Эдвардом Маллинкродтом в штаб-квартире его химической компании в Сент-Луисе, штат Миссури. Компания разработала и внедрила новую технологию переработки урана с использованием эфира, представила успешные испытательные материалы к середине мая, поставила материал для первой самоподдерживающейся реакции в декабре и выполнила весь заказ проекта на первые шестьдесят тонн до заключения контракта. был подписан. [67]

Металлургия плутония была совершенно неизвестна, потому что она была открыта совсем недавно. В августе 1942 года команда Сиборга химически изолировала первое взвешиваемое количество плутония из урана, облученного в лаборатории Джонса. [68] [69] До появления реакторов на циклотроне Вашингтонского университета в Сент-Луисе производилось ничтожное количество плутония . [70] Химическое подразделение работало с DuPont над разработкой процесса фосфата висмута, используемого для отделения плутония от урана. [49]

Здоровье и безопасность [ править ]

Опасности радиационного отравления стали хорошо известны благодаря опыту мастеров рисования радиевых циферблатов . Когда стало ясно, что ядерные реакторы будут включать радиоактивные материалы в гигантских масштабах, возникли серьезные опасения по поводу аспектов здоровья и безопасности. Роберт С. Стоун, который работал с Эрнестом Лоуренсом в Калифорнийском университете, был нанят, чтобы возглавить программу охраны здоровья и безопасности Металлургического проекта. Симеон Катлер, радиолог, взял на себя ответственность за радиационную безопасность в Чикаго, а затем возглавил программу на Хэнфордском объекте . Гроувс назначил Стаффорда Л. Уоррена из Университета Рочестера.в качестве главы медицинского отдела Манхэттенского проекта. Со временем изучение биологических эффектов радиации приобрело большее значение. Было обнаружено, что плутоний, как и радий, искал кости , что делало его особенно опасным. [71]

Отдел здравоохранения Металлургической лаборатории устанавливает нормы радиационного облучения. Рабочих регулярно проверяли в клиниках Чикагского университета, но это могло быть слишком поздно. Были закуплены индивидуальные дозиметры из кварцевого волокна , а также дозиметры с пленочными бейджами , которые регистрировали кумулятивную дозу. [72] Отдел здоровья Стоуна тесно сотрудничал с группой приборов Уильяма П. Джесси в отделе физики для разработки детекторов, в том числе портативных счетчиков Гейгера . Герберт М. Паркер создал метрику радиационного воздействия, которую он назвал рентгеновским эквивалентом человека или бэр. После войны он заменил рентген в качестве стандартной меры радиационного облучения.[73] Работа по оценке токсичности плутония началась, когда плутониевый полузавод на Clinton Engineer Works начал производить его в 1943 году. Проект установил предел в 5 микрограммов (мкг) в организме, а также на рабочих местах и ​​на рабочих местах в Чикаго. и Клинтон были изменены, чтобы гарантировать соответствие этому стандарту. [74]

Дальнейшие действия [ править ]

В 1943 и 1944 годах Металлургическая лаборатория сосредоточила свои усилия на запуске и запуске графитового реактора X-10 на заводе инженеров Клинтона, а затем реактора B на заводе в Хэнфорде. К концу 1944 г. акцент сместился на обучение операторов. Большая часть химического подразделения переехала в Ок-Ридж в октябре 1943 года [49], а в 1944 году многие сотрудники были переведены на другие объекты Манхэттенского проекта, особенно в Хэнфорд и Лос-Аламос. Ферми стал главой подразделения в Лос-Аламосе в сентябре 1944 года, а Зинн стал директором Аргоннской лаборатории. Эллисон последовал за ним в ноябре 1944 года, взяв с собой многих сотрудников Металлургической лаборатории, в том числе большую часть инструментального отдела. Его заменила Джойс С. Стернс .[75] Фаррингтон Дэниэлс , [76] который стал заместителем директора 1 сентября 1944 года [75], сменил Стернса на посту директора 1 июля 1945 года. [77]

124-й объект полевой артиллерии в 2006 г.

Там, где это было возможно, Чикагский университет пытался повторно нанять рабочих, которые были переведены из Металлургической лаборатории в другие проекты после завершения их работы. [22] Заменить персонал было почти невозможно, поскольку Гроувз приказал заморозить штат. Единственное подразделение, которое выросло с ноября 1944 года по март 1945 года, было подразделением здравоохранения; все остальные потеряли 20 и более процентов своего персонала. [75] С пикового значения в 2 008 сотрудников на 1 июля 1944 года количество людей, работающих в Металлургической лаборатории, упало до 1 444 1 июля 1945 года. [26]

Окончание войны не остановило поток отъездов. Сиборг уехал 17 мая 1946 года, забрав с собой большую часть того, что осталось от химического отделения. 11 февраля 1946 года армия достигла соглашения с президентом университета Робертом Хатчинсом о передаче персонала и оборудования Металлургического проекта региональной лаборатории в Аргонне, которой до сих пор управляет университет. [78] С 1 июля 1946 г. Металлургическая лаборатория стала Аргон Национальной лаборатории , первый назначенный национальная лаборатория , [79] с Зинн в качестве своего первого директора. [80] На 31 декабря 1946 года в новой лаборатории работало 1278 сотрудников [76]когда Манхэттенский проект закончился, и ответственность за национальные лаборатории , переданной Комиссию по атомной энергии , [81] , который заменил Манхэттенский проект на 1 январь 1947 года [82] Работу Металлургической лаборатории также привело к созданию в Энрико Ферми Institute , а также Институт Джеймса Франка при Чикагском университете. [79]

Платежи Чикагскому университету по первоначальному некоммерческому контракту от 1 мая 1943 года составили 27 933 134,83 ​​доллара, включая 647 671,80 доллара на строительство и реконструкцию. Контракт истек 30 июня 1946 года и был заменен новым контрактом, который закончился 31 декабря 1946 года. По этому контракту было выплачено еще 2 756 730,54 доллара, из которых 161 636,10 доллара были потрачены на строительство и реконструкцию. Дополнительные 49 509,83 долларов были выплачены Чикагскому университету на восстановление его помещений. [83]

В 1974 году правительство Соединенных Штатов начало уборку старых участков Манхэттенского проекта в рамках Программы восстановительных действий на ранее использовавшихся объектах (FUSRAP). В том числе и те, которые используются в Металлургической лаборатории. Стагг Филд был снесен в 1957 году, но 23 участка в лаборатории Кента были дезактивированы в 1977 году, а еще 99 - в лабораториях Экхарта, Райерсона и Джонса в 1984 году. Около 600 кубических футов (17 м 3 ) твердого вещества и три 55 - бочки с жидкими отходами были собраны и отправлены на различные площадки для захоронения. [84]Комиссия по атомной энергии прекратила аренду Оружейной палаты в 1951 году, и она была возвращена в штат Иллинойс. Испытания в 1977, 1978 и 1987 годах показали, что остаточные уровни радиоактивности превышают нормы Министерства энергетики , поэтому дезактивация была проведена в 1988 и 1989 годах, после чего площадка была объявлена ​​пригодной для неограниченного использования. [85]

Примечания [ править ]

  1. ^ Rhodes 1986 , стр. 256-263.
  2. Перейти ↑ Jones 1985 , pp. 8–10.
  3. ^ Фонд атомного наследия. «Письмо Эйнштейна Франклину Д. Рузвельту» . Архивировано из оригинального 27 -го октября 2012 года . Проверено 26 мая 2007 года .
  4. ^ Фонд атомного наследия. "Па, это требует действий!" . Архивировано из оригинального 29 октября 2012 года . Проверено 26 мая 2007 года .
  5. ↑ Hewlett & Anderson, 1962 , стр. 36–38.
  6. ^ а б Андерсон 1975 , стр. 82.
  7. ^ Сальветти 2001 , стр. 192-193.
  8. ↑ Hewlett & Anderson, 1962 , стр. 46–49.
  9. ↑ Комптон, 1956 , стр. 72–73.
  10. ↑ Hewlett & Anderson, 1962 , стр. 50–51.
  11. ^ a b Hewlett & Anderson 1962 , стр. 54–55.
  12. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 180–181.
  13. ↑ a b Rhodes 1986 , стр. 399–400.
  14. ^ Андерсон 1975 , стр. 88.
  15. ^ Комптон 1956 , стр. 80.
  16. ^ Комптон 1956 , стр. 82.
  17. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. S2.
  18. ^ а б в г Комптон 1956 , стр. 83.
  19. ^ а б Джонс 1985 , стр. 636.
  20. ^ Округа Манхэттен 1947а , стр. S2-S5, 1,1.
  21. ^ Holl, Hewlett & Harris 1997 , стр. 24-25.
  22. ↑ a b Holl, Hewlett & Harris 1997 , стр. 25.
  23. ↑ Комптон, 1956 , стр. 127–131.
  24. ^ a b Манхэттенский округ 1947b , стр. 2.1.
  25. ↑ a b Holl, Hewlett & Harris 1997 , стр. 21–22.
  26. ^ a b Манхэттенский округ 1947b , стр. 7.2.
  27. ^ a b Манхэттенский округ 1947b , стр. 2.3–2.5.
  28. ^ Образовательный фонд ядерной науки, Inc (апрель 1979 г.). «Лео Сциллард: его версия фактов» . Бюллетень ученых-атомщиков . 35 (4): 32. ISSN 0096-3402 . Проверено 18 декабря 2015 . 
  29. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 2.7-2.8.
  30. ^ a b Джонс 1985 , стр. 46–47.
  31. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 2.6.
  32. ^ Андерсон 1975 , стр. 91.
  33. Перейти ↑ Rhodes 1986 , p. 429.
  34. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 , стр. 15.
  35. ↑ Комптон, 1956 , стр. 136–137.
  36. Перейти ↑ Rhodes 1986 , p. 433.
  37. ↑ Андерсон, 1975 , стр. 91–92.
  38. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 , стр. 16.
  39. ^ Holl, Hewlett & Harris 1997 , стр. 16-17.
  40. ^ «CP-1 становится критическим» . Министерство энергетики. Архивировано из оригинального 22 ноября 2010 года.
  41. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 3.9.
  42. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 , стр. 23.
  43. ^ «Реакторы, разработанные Аргоннской национальной лабораторией: Чикагская свая 1» . Аргоннская национальная лаборатория . 21 мая 2013 . Проверено 26 июля 2013 года .
  44. ^ «Атомы создают научную революцию» . Аргоннская национальная лаборатория . 10 июля 2012 . Проверено 26 июля 2013 года .
  45. ^ a b c d Округ Манхэттен, 1947b , стр. 3.13–3.14.
  46. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 , стр. 428.
  47. ^ Ферми, Энрико (1946). «Разработка первого котла цепной реакции». Труды Американского философского общества . 90 (1): 20–24. JSTOR 3301034 . 
  48. Перейти ↑ Waltham 2002 , pp. 8–9.
  49. ^ a b c Холл, Hewlett & Harris 1997 , стр. 26.
  50. ^ McNear, Claire (5 марта 2009). «Как все работает: ядерные отходы» . Чикагский бордовый . Проверено 28 ноября 2015 года .
  51. ^ Уоттенберг 1975 , стр. 173.
  52. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 2.6-2.7.
  53. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 3.4-3.5.
  54. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 3.9-3.11.
  55. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 3.14-3.15.
  56. ^ Szanton 1992 , стр. 217-218.
  57. ↑ Вайнберг, 1994 , стр. 22–24.
  58. ^ Комптон 1956 , стр. 167.
  59. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 3.16.
  60. ^ Хинман, Джордж; Роза, Дэвид (2010). Эдвард Честер Кройц 1913–2009 (PDF) . Биографические воспоминания. Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук . Проверено 6 марта +2016 .
  61. ^ a b Манхэттенский округ, 1947b , стр. 4.5–4.7.
  62. Перейти ↑ Smyth 1945 , pp. 146–147.
  63. ^ Вигнер, EP (1946). «Теоретическая физика в металлургической лаборатории Чикаго». Журнал прикладной физики . 17 (11): 857–863. Bibcode : 1946JAP .... 17..857W . DOI : 10.1063 / 1.1707653 .
  64. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 5.1-5.2.
  65. Перейти ↑ Hansen 1995 , pp. 213–215.
  66. ^ Комптон 1956 , стр. 175.
  67. ^ "История химического завода Маллинкродта" (PDF) . атомное наследие . Mallincrkodt Chemical (1962) . Дата обращения 8 марта 2020 .
  68. Перейти ↑ Seaborg, GT (1977). История секции CI лаборатории МЕТ, апрель 1942 - апрель 1943 (отчет). Калифорнийский университет, Беркли, Лаборатория Лоуренса Беркли. DOI : 10.2172 / 7110621 .
  69. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 , стр. 14.
  70. ^ Комптон 1956 , стр. 176.
  71. ↑ Комптон, 1956 , стр. 180–181.
  72. Перейти ↑ Hacker 1987 , pp. 34–37.
  73. ↑ Хакер, 1987 , стр. 40–42.
  74. ↑ Хакер, 1987 , стр. 53–55.
  75. ^ a b c Холл, Hewlett & Harris 1997 , стр. 29–30.
  76. ^ a b Манхэттенский округ 1947b , стр. 7.1.
  77. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 , стр. 35.
  78. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 , стр. 40.
  79. ^ a b Коппес, Стив. «Как первая цепная реакция изменила науку» . Чикагский университет . Дата обращения 19 декабря 2015 .
  80. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 , стр. 46.
  81. Перейти ↑ Jones 1985 , p. 600.
  82. ↑ Groves, 1962 , стр. 394–398.
  83. ^ Округа Манхэттен 1947b , стр. 2.2-2.3.
  84. ^ McNear, Claire (5 марта 2009). «Как все работает: ядерные отходы» . Чикагский бордовый . Проверено 13 января +2016 .
  85. ^ «Отчет заинтересованных сторон FUSRAP» (PDF) . Министерство энергетики США . Май 2013 . Проверено 13 января +2016 .

Ссылки [ править ]

  • Андерсон, Герберт Л. (1975). «Помогая Ферми». В Уилсон, Джейн (ред.). Все в наше время: Воспоминания о двенадцати пионерах атомной энергетики . Чикаго, Иллинойс: Бюллетень ученых-атомщиков. С. 66–104. OCLC  1982052 .
  • Комптон, Артур (1956). Атомный квест . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. OCLC  173307 .
  • Гроувс, Лесли (1962). Теперь это можно рассказать: История Манхэттенского проекта . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Харпер. ISBN 978-0-306-70738-4. OCLC  537684 .
  • Хакер, Бартон С. (1987). Хвост дракона: радиационная безопасность в Манхэттенском проекте, 1942–1946 . Беркли, Калифорния: Калифорнийский университет Press. ISBN 978-0-520-05852-1. OCLC  13794117 .
  • Хансен, Чак (1995). Том I: Развитие ядерного оружия США . Мечи Армагеддона: Разработка ядерного оружия США с 1945 года. Саннивейл, Калифорния: Публикации Чукели. ISBN 978-0-9791915-1-0. OCLC  231585284 .
  • Хьюлетт, Ричард Г .; Андерсон, Оскар Э. (1962). «Новый мир, 1939–1946» (PDF) . Физика сегодня . 15 (12): 62. Bibcode : 1962PhT .... 15l..62H . DOI : 10.1063 / 1.3057919 . ISBN 978-0-520-07186-5. OCLC  637004643 . Проверено 26 марта 2013 года .
  • Холл, Джек М .; Хьюлетт, Ричард Г .; Харрис, Рут Р. (1997). Аргоннская национальная лаборатория, 1946–96 . Урбана, Иллинойс: Университет Иллинойса Press. ISBN 978-0-252-02341-5.
  • Джонс, Винсент (1985). Манхэттен: Армия и атомная бомба (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Центр военной истории армии США. OCLC  10913875 . Проверено 25 августа 2013 года .
  • Манхэттенский округ (1947а). История округа Манхэттен, Книга IV - Проект свай X-10, Том 1 - Общие характеристики (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: округ Манхэттен.
  • Манхэттенский округ (1947b). История Манхэттенского округа, Книга IV - Свайный проект X-10, Том 2 - Исследования, Часть 1 - Металлургическая лаборатория (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: округ Манхэттен.
  • Родос, Ричард (1986). Создание атомной бомбы . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 978-0-671-44133-3. OCLC  883475036 .
  • Сальветти, Карло (2001). «Рождение ядерной энергии: груда Ферми». В Bernardini, C .; Бонолис, Луиза (ред.). Энрико Ферми: его работа и наследие . Болонья, Италия: Società Italiana di Fisica: Springer. С.  177–203 . ISBN 978-88-7438-015-2. OCLC  56686431 .
  • Смит, Генри ДеВольф (1945). Атомная энергия для военных целей; Официальный отчет о разработке атомной бомбы под эгидой правительства США, 1940–1945 гг . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-8047-1722-9. OCLC  265919046 .
  • Szanton, Эндрю (1992). Воспоминания Юджина П. Вигнера . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Пленум. ISBN 978-0-306-44326-8. OCLC  612245667 .
  • Уолтем, Крис (20 июня 2002 г.). Ранняя история тяжелой воды . Ванкувер, Британская Колумбия: Департамент физики и астрономии, Университет Британской Колумбии. С. Физика / 0206076. arXiv : физика / 0206076 . Bibcode : 2002физика ... 6076Вт .
  • Ваттенберг, Альберт (1975). «Присутствует при творении». В Уилсон, Джейн (ред.). Все в наше время: Воспоминания о двенадцати пионерах атомной энергетики . Чикаго, Иллинойс: Бюллетень ученых-атомщиков. С. 105–123. OCLC  1982052 .
  • Вайнберг, Элвин (1994). «Первая ядерная эра: жизнь и времена технологического фиксатора». Физика сегодня . 48 (10): 63–64. Bibcode : 1995PhT .... 48j..63W . DOI : 10.1063 / 1.2808209 . ISBN 978-1-56396-358-2. OCLC  925205784 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Фирменные объекты Манхэттенского проекта
  • Видео западных стендов Стэгг Филд, Института изучения металлов (Металлургическая лаборатория), Энрико Ферми и активного эксперимента с использованием CP-1