Menu

Az atomenergia bölcsője – a chicagói atommáglya

atommáglya - atomenergiaMár 1939-ben felmerült  az a gondolat, hogy a maghasadások során egyszerre több neutron is keletkezhet. A gondolatot igazolta, hogy még ebben az évben egyszerre három (Párizs, Columbia és New York Egyetem) helyen is kimutatták, hogy hasadásonként körülbelül 3 neutron keletkezik. Ezek az eredmények a nukleáris energia felszabadításának és annak háborús, nukleáris fegyverek felhasználási lehetőségeire mutatták rá. Természetesen ezekről az eredményekről tudomást szerzett az angol, a német, a japán, és az orosz kormányzat is. Szilárd Leó ezért azt javasolta, hogy titkosítsák az összes a nukleáris energia felszabadításához szükséges kutatási eredményt annak érdekében, hogy azok nehogy a németek kezébe jussanak.

A fegyverkezési verseny elindult. A Szovjetunió és Németország lázasan dolgozott, de Amerikában egy ideig nem történt semmi. Éppen ezért 1939-ben Albert Einstein Szilárd Leó rábeszélésére egy általa megfogalmazott levelet küldött Roosevelt elnöknek, amelyben felhívják a figyelmét az atombomba gyártásának lehetőségére, és hogy nagy valószínűség szerint a németek már titokban dolgoznak ezen a nagy jelentőségű fegyveren, így az USA-nak elemi érdeke, hogy a bombát először amerikai földön fejlesszék ki.

Albert Einstein levelének hatására Roosevelt 1939 végén létrehozta az Uránium Bizottságot és a Bizottság 6000 dollárt szavazott meg az atomenergia program elindítására. A Bizottság két évig szinte semmit sem tett a tagok cserélgetésén kívül, de ennek a semmittevésnek egy szörnyű, váratlan, az egész nemzetre csapást mérő tragédia lett a következménye. 1941. december 6-án a japán légierő a váratlanul megtámadta és elpusztította a csendes-óceáni flotta döntő hányadát. Az Amerikai Egyesült Államok hadba lépett és szinte azonnal elindították Manhattan Tervet, melynek alapvető célja volt, hogy atombombát állítsanak elő a lehető legrövidebb idő alatt.

Albert Einstein Szilárd Leó rábeszélésére egy általa megfogalmazott levelet küldött Roosevelt elnöknek

 

A chicagói atommáglya

 

A versenyfutás így elindult. A Manhattan Terv keretében a kutatások 1942 elején kezdődtek meg a chicagói stadion lelátója alatt, a Metallurgiai Laboratórium fedőnevű intézetben. Az első reaktor építésének alapvető célja plutóniumtermelő reaktor fejlesztése volt.

A 235, 238 tömegszámú uránatomok hasadáskor nagyenergiájú neutronokat bocsátanak ki. Az urániumot viszont a lassú neutronok hasítják jól, mivel a gyorsakat hajlamosabbak befogni, ezért a neutronokat le kell lassítani. Ehhez valamilyen kis tömegszámú elemet kell az urániumhoz keverni. Fermi több elem (pl. hidrogén, hélium) kizárás után a szenet javasolta, így az első atommáglya terve nagyon egyszerű volt: keverjünk össze urániumot és szénport. Ugyanakkor Szilárd Leó rámutatott arra, hogy a szén által közepes energiáig lelassított neutronok jelentős része elvész egy homogén urán-szén keverékben. Ezt a tényt a későbbi számítások is igazolták, így szén és természetes urán homogén keverékét nem lehetett kritikussá tenni.

Szilár Leó ekkor egy zseniális javaslattal állt elő. Uránból vékony rudakat kell formázni és azokat a moderátor-anyagba helyezni. A hasadásokkor keletkező gyors neutronok jó eséllyel ütközés nélkül kijuthatnak az uránrúdból a moderátor közegbe. A közegben lelassulnak termikus sebességre, ezt követően pedig az uránrúdba visszajutva nagy valószínűséggel újabb magokat hasítanak.

Szilárd Leó alapötlete alapján Fermi vezetésével Zinn építette fel az „atommáglyát”. A padozatra egy kis neutronforrást, erre pedig egyre több grafittömböt helyeztek, amelyekbe kis uránium golyók voltak beágyazva. A máglya szabályozását automatikusan a reaktorba tolható, illetve onnan kihúzható, jó neutronnyelő kadmiumból készült rudak biztosították. Egy esetleges vészhelyzetben a reaktor leállását két „biztonságvédelmi rendszer” garantálta. A reaktor tetején készenlétben állt egy ember egy fejszével, akinek az lett volna a feladata, hogy a neutronok nemkívánatos exponenciális szaporodása esetén elvágja a tartalék kadmiumrudak tartókötelét, melyek a reaktorba zuhanva azonnal leállították volna a láncreakciót. A „baltás ember” tiszteletére a mai reaktorok biztonsági leállító rendszerét SCRAM-nek hívják (Safety Control Reserve Axed Man – biztonsági baltás ember). A második védelmi vonal a máglya tetején álló – Wigner szavaival élve – „öngyilkos-osztag” volt, akik kezükben a neutronokat szintén jól elnyelő bóros vízzel töltött vödröket tartottak, és azokat szükség esetén a reaktorba öntötték volna.

A döntő kísérlet 1942. december 2-án 9.45-kor kezdődött el. Fermi elrendelte a kadmiumrudak fokozatos kihúzását. A kritikusságot már 11.30-kor elérhették volna, de Fermi néhány perccel a kritikusság elérése előtt ebédszünetet rendelt el. Végül délután 15.25 kor az önfenntartó láncreakció megvalósult, így kezdetét vette az atomkorszak. A reaktor 28 percig üzemelt 200 W teljesítményen, azután pedig Fermi kiadta az utasítást a reaktor leállítására. Az atommáglya sikeres működése után a Fehér Házba a következő rejtjelezett táviratot küldték. „Az olasz kormányos szerencsésen megérkezett az Új Világba. A bennszülöttek barátságosak.”

 

Wigner Jenő Nobel-díjas fizikus így emlékszik vissza a történelmi eseményre, a következő sorok hűen visszaadják a pillanat hangulatát.

„…a Chicago Egyetem Stagg Field sportpályája alatt egy teremben álltam és figyeltem Enrico Fermit. Délután volt, 1942. december 2-a. Az Egyesült Államok a II. világháborúban harcolt. Úgy éreztük, hogy a háború megnyeréséhez meg kell csinálnunk az atombombát. És, hogy a bombát létrehozzuk, Enrico Fermi be akarta indítani a világ első szabályozott nukleáris láncreakcióját. Az egész része volt annak, amit Manhattan projectnek neveztünk.

Mintegy 50 ember szorongott a 10 x 30 méteres teremben. A terem közepén fekete grafittéglából és fadarabokból összeállított nagy kupac. A kupac alsó része négyzet alakú, a teteje annál keskenyebb volt. A kupac három oldalát szürke ballonvászon takarta, arra az esetre, ha Fermi be akarná gyűjteni az elszökött neutronokat. Ma ezt a kupacot atomreaktornak hívnánk. 1942-ben és néhány évig még azután egyszerűen atommáglyának neveztük …

Hogy mit kerestem abban a teremben? Én is munkatársa voltam a Metallurgiai Laboratóriumnak és egy csoportot vezettem, amely ennél nagyobb reaktort tervezett a Washington állambeli Hanfordban. Az én feladatom technikailag bonyolultabb volt, mint Fermié, mert a mi reaktorunk nagyon nagy volt, nagy teljesítménnyel és hosszú ideig kellett működnie. Ez óriási problémát jelentett. De mindannyian tudatában voltunk Fermi munkájának középponti fontosságával …

A detektor elkezdett ketyegni. Ahogy a neutronok elnyelődtek, egyre inkább kezdtek megvalósulni a láncreakció feltételei. Az uránium ütközött a neutronokkal és még több neutron keletkezett. Egy időre lehalkult, de ahogy a szabályozórudat teljesen kihúzták, a detektor egyre hangosabban ketyegett. Tudtuk, hogy létrejött a magreakció. Felszabadítottuk az atommag energiáját és sikeresen szabályoztuk ezt az energiát …

Mindenki mosolygott a teremben, néhányan tapsolni kezdtek, de legfőképpen figyeltünk, kb. 30 percig csak figyeltünk. A világ első atomreaktora működésben volt. Nem volt benne semmi színpadias vagy rendkívüli. Fermi olyan kis teljesítményre tervezte a reaktort, hogy ne öljön meg bennünket … Kicsivel 4 óra előtt Fermi kiadta az utasítást, állítsák le a reaktort. A szabályozórudat visszatolták és a reakció megállt …

Erre a pillanatra készülve tíz hónappal korábban Princetonban vettem egy üveg olasz Chianti bort és elhoztam Chicagóba. Úgy gondoltam, hogy a háború miatt az olaszok majd nem exportálják ezt a bort. Tulajdonképpen a Chianti hiányát nehezebb volt előre megjósolni, mint a láncreakció sikeres beindítását. De én már átéltem az I. világháborút és tudtam, hogy az ilyen luxuscikkek gyorsan eltűnnek …

Erre a pillanatra készülve tíz hónappal korábban Princetonban vettem egy üveg olasz Chianti bort és elhoztam Chicagóba.

Fermi kihúzta a dugót és kérte, valaki hozzon papírpoharakat. Hozták is és mi ittuk az édeskés vörös Chiantit. Micsoda kellemes gyönyört ad a bor! Fermi a Chianti felirat alatt aláírta a címkét. Az üveg körbejárt, Fermi aláírása alá valamennyien odaírtuk a nevünket.

Az üveg végül Albert Wattenberg, egy fiatal tehetséges fizikus kezében kötött ki. E történelmi pillanat résztvevőit nem örökítette meg hivatalos jegyzőkönyv, a csoport összetételét később a Chianti címkéjén lévő aláírásokból rekonstruálták…


Hozzászólások

ugrás az oldal tetejére