Енріко Фермі і створення ядерного реактора

ЯДЕРНИЙ РЕАКТОР (атомний реактор), пристрій для здійснення керованої ядерної ланцюгової реакції розподілу. Перший ядерний реактор пущений у 1942 у США (у СРСР у 1946). Розподіл ядер відбувається в активній зоні реактора, у якій зосереджене ядерне паливо, і супроводжується вивільненням значної кількості енергії. Ядерні реактори розрізняють: по енергії нейтронів, що викликають розподіл ядер (ядерні реактори на теплових, швидких і проміжних нейтронах); по характері розподілу ядерного палива (гомогенному і гетерогенні); по використовуваному сповільнювачі (графітові, водо- водяні й ін.); по призначенню (енергетичного, дослідницькі) і т.д. Використовують для вироблення електричної енергії на атомних електростанціях і в ядерних силових установках атомних судів, для наукових досліджень, відтворення ядерного палива і т.д.

Серцевина дослідницького реактора CROCUS (Швейцарія)

Енрі́ко Фе́рмі (29 вересня ) італійський фізик, відомий своїми роботами в області ядерної, квантової і статистичної фізики. Фермі був, мабуть, останнім фізиком із великим внеском, як в експериментальну, так і в теоретичну фізику.

Лауреат Нобелівської премії з фізики Отримавши Нобелівську премію Фермі з дружиною й дітьми емігрував до Сполучених Штатів. Причиною еміграції була політика фашистського уряду Італії щодо євреїв. Дружина Фермі сповідувала іудейську віру. Фермі був провідним учасником Манхеттенського проекту (кодова назва програми розробки ядерної зброї, здійснення якої почалося у вересні 1942 р.).

На переговорах з керівництвом військово-морського флоту у січні 1939 р. він уперше згадав про можливості створення атомної зброї на основі ланцюгової реакції з могутнім виділенням енергії. Е. Фермі висловлює думку, що при розподілі урану слід очікувати випускання швидких нейтронів і що, якщо число вилетіли нейтронів буде більше, ніж число зайнятих, шлях до ланцюгової реакції буде відкрито. Він отримав федеральне фінансування для продовження своїх досліджень. У ході роботи Фермі і італійський фізик Еміліо Сегре, колишній його студент, встановили можливість використання в якості «вибухівки» для атомної бомби тоді ще не відкритого елемента плутонію. Хоча плутоній, елемент з масовим числом 239, ще не був відомий, обоє вчених були переконані в тому, що такий елемент повинен розщеплюватися і може бути отриманий в урановому реакторі при захопленні нейтрона ураном-238.

Поставлений експеримент підтвердив наявність швидких нейтронів, хоча їх кількість на один акт поділу залишилося не дуже визначеним. У цей час Фермі починає працювати над теорією ланцюгової реакції в уран-графітової системі. До весни 1941 ця теорія була розроблена, і влітку розпочалася серія експериментів, головним завданням яких було вимір нейтронного потоку. Було зроблено близько тридцяти дослідів, і в червні 1942 р. був отриманий коефіцієнт розмноження нейтронів більше одиниці. Це означало можливість отримання ланцюгової реакції в досить великий решітці з урану і графіту і послужило початком розробки конструкції реактора. Фермі, як завжди зробив поправку до отриманого значення коефіцієнта розмноження і врахував це в розмірах планованого котла.Крім того, боячись, що атмосферний азот буде добре поглинати нейтрони, Фермі наполіг на тому, щоб все величезне пристрій було поміщено в гігантську намет з матерії для оболонок аеростатів. Так з'явилася можливість підтримувати відповідний склад атмосфери, навколишнього реактор. Спорудження реактора почалася в Чикаго в жовтні, а закінчилася 2 грудня 1942., який будувався на майданчику для гри в сквош під трибунами університетського футбольного стадіону Стегг-Філд. Після запуску реактора Фермі працює над проблемами мирного і військового використання атомної енергії.

Створення реактора на технічному жаргоні називали «купою», тому що він був складний із брусків графіту (чистого вуглецю), які повинні були стримувати швидкість ланцюгової реакції (сповільнювати нейтрони). Уран і оксид урану розміщалися між графітовими брусками. 2 грудня 1942 кадмієві регулюючі стрижні, що поглинають нейтрони, були повільно висунуті, щоб запустити першу у світі самопідтримуючу ланцюгову реакцію. «Було ясно, - писав згодом Джон Кокрофт, - що Фермі відкрив двері в атомне століття». Дещо пізніше Фермі був призначений керівником відділу сучасної фізики в новій лабораторії, створеної під керівництвом Роберта Оппенгеймера для створення атомної бомби в строго засекреченому містечку Лос-Аламосі (штат Нью-Мексико). Фермі і його родина стали громадянами Сполучених Штатів у липні 1944 року, а в наступному місяці вони переїхали в Лос-Аламос. Фермі був свідком першого вибуху атомної бомби 16 липня 1945 поблизу Аламогордо (штат Нью-Мексико). У серпні 1945 року атомні бомби були скинуті на японські міста Хіросіма і Нагасакі. Створення реактора на технічному жаргоні називали «купою», тому що він був складний із брусків графіту (чистого вуглецю), які повинні були стримувати швидкість ланцюгової реакції (сповільнювати нейтрони). Уран і оксид урану розміщалися між графітовими брусками. 2 грудня 1942 кадмієві регулюючі стрижні, що поглинають нейтрони, були повільно висунуті, щоб запустити першу у світі самопідтримуючу ланцюгову реакцію. «Було ясно, - писав згодом Джон Кокрофт, - що Фермі відкрив двері в атомне століття». Дещо пізніше Фермі був призначений керівником відділу сучасної фізики в новій лабораторії, створеної під керівництвом Роберта Оппенгеймера для створення атомної бомби в строго засекреченому містечку Лос-Аламосі (штат Нью-Мексико). Фермі і його родина стали громадянами Сполучених Штатів у липні 1944 року, а в наступному місяці вони переїхали в Лос-Аламос. Фермі був свідком першого вибуху атомної бомби 16 липня 1945 поблизу Аламогордо (штат Нью-Мексико). У серпні 1945 року атомні бомби були скинуті на японські міста Хіросіма і Нагасакі.

Наприкінці війни Фермі повернувся до Чиказького університету, щоб обійняти посаду професора фізики і стати співробітником знову створеного при Чикагському університеті Інституту ядерних досліджень. Фермі був чудовим педагогом і славився як неперевершений лектор.Серед його аспірантів можна назвати Маррі Гелл-Манна, Янга Чженьнін, Лі Цзундао і Оуена Чемберлена. Після завершення в 1945 році в Чикаго будівництва циклотрона (прискорювача часток) Фермі почав експерименти по вивченню взаємодії між незадовго до того відкритими пі-мезонами і нейтронами. Фермі належить також теоретичне пояснення походження космічних променів і джерела їхньої високої енергії. Він помер від раку шлунка у себе вдома в Чикаго незабаром після того, як йому виповнилося п'ятдесят три роки - 28 листопада 1954 року. На наступний рік на честь нього новий, сотий елемент був названий фермі.