Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 381

Drama prvních hodin atomového věku

Sedmdesát let s jadernou energií
Už jen bronzová deska a umělecká plastika od Henry Moorea v parku areálu Univerzity Chicago připomínají místo, které se v naprosté tajnosti stalo před sedmdesáti lety kolébkou využívání energie nesoucí název „atomová“. Anglický nápis na desce stručně oznamuje: „Dne 2. prosince 1942 dosáhl člověk na tomto místě poprvé nevyhasínající řetězové reakce a tím zahájil řízené uvolňování atomové energie!“

Fotogalerie (6)
Kresba asistenta P. Bucka jako jediný dokument zachycuje okamžik prvního zahájení řízené řetězové reakce pod vedením E. Fermiho

První atomový reaktor světa měl na začátku 2. světové války prokázat možnost nastartování samovolné řetězové reakce „bombardováním“ atomu uranu 235 zpomalenými neutrony. Cílem tajného amerického vojenského projektu „Manhattan“ bylo otevřít cestu k získání plutonia pro první atomovou bombu, dřív než to dokáže nacistické Německo.

Vedoucí projektu, plukovník Leslie Groves, svěřil vědeckou část tehdy nejznámějším fyzikům Arturu Comptonovi a italskému fyzikovi Enrico Fermimu (1901‑1954). Oba jednoznačně rozhodli pro urano‑grafitový reaktor tzv. nulového výkonu postavený ve sklepení pod tribunou stadionu Stagg Field v areálu Univerzity Chicago.

Rozhodla padesátá vrstva grafitu

Třicetičlenný tým vědců z univerzitní „Metallurgical Laboratory“ začal pod vedením tehdy jedenačtyřicetiletého Enrica Fermiho v červnu 1942 stavět blok z kostek čistého grafitu. V hliníkových plechovkách vzájemně od sebe vzdálených 20 centimetrů do něj ukládal rafinovaný kovový uran. Podle Fermiho výpočtů i pokusů na dvou menších modelech se mělo kritické „velikosti“ urano‑grafitového bloku – a tím spuštění samovolné řetězové štěpné reakce – dosáhnout při padesáté vrstvě grafitu.

Černá krychle složená ze 45 tisíc grafitových kostek, proložená 50 tunami oxidu uraničitého, dosáhla 1. prosince 1942 výšky 6 m. Nad narůstající krychlí byl zavěšen balonový plášť, který měl uhasit případný požár hořlavého grafitu a plnil tak funkci dnešní ochranné obálky. Na vrcholek monstra se postavili tři asistenti se džbery kadmiové soli, kterou by mohli předpokládanou řetězovou reakci zastavit v případě, že by se navzdory výpočtům vymkla z ruky. Do vodorovných kanálů bloku byly založeny tři tyče, schopné intenzivně pohlcovat neutrony, jejichž tok začal při pokládání jedenapadesáté vrstvy prudce vzrůstat.

Ráno 2. prosince 1942 se do podzemní haly dostavili zástupci armády i projektu Manhattan. Členové týmu profesora Fermiho zaujali svá místa u reaktoru a u kontrolních přístrojů umístěných na galerii. Fotografovat bylo co nejpřísněji zakázáno a tak se dramatický okamžik zrodu atomového věku zachoval jen díky kreslířskému talentu jednoho z asistentů.

První „řízené“ teplo z atomového jádra na světě!

Fermi řídil operaci z vyvýšené galérie a hostům nejprve názorně popsal průběh pokusu: „Reakce nenastane, dokud je milíř (tak se v prvních letech označovaly reaktory) proložen tyčemi pohlcujícími neutrony. Ze tří tyčí jsme dvě vytáhli již včera a měřicí přístroje zaznamenávají, že neutronů přibývá. Pane Weile, začněte prosím s vytahováním poslední tyče!“

Když byla tyč povytažena o tři metry, začal se zvuk aparatury měřící hustotu neutronů slévat z praskotu v nepřetržitý tón. Po dobu oběda byl pokus přerušen a Fermi během přestávky podle svých propočtů kontroloval záznam intenzity zvyšování hladiny neutronů. Po obědě se pokračovalo. V 15. 20 hod, když se ionizační komory zahltily mocným tokem neutronů, se ručička citlivého termometru poprvé pohnula. Zaznamenala, že se obří grafitový blok ohřál o několik °F. Bylo to sice nesmírně málo – teplo ale poprvé v dějinách lidstva nevydalo uhlí nebo jiné palivo, ale uran! Podle pokynů Fermiho pak George Weil zasunoval a vysunoval kadmiovou tyč a výkon prvního reaktoru světa se dalších 33 minut měnil od několika wattů do několika kilowattů.

Šťastný Fermi si připil s týmem i hosty oblíbeným chianti, které si při útěku do USA přivezl z Itálie. Artur Compton mohl generálnímu štábu ohlásit, že reaktor funguje přesně jako hodinky. Musel však použít šifry. Podle historiků techniky hlášení znělo: „Italský mořeplavec přistál u Nového světa!“ „A jak se chovají domorodci?“ ptal se ve smluveném kódu ředitel projektu, čímž měl na mysli grafitem brzděné neutrony. „Jsou velmi přátelští,“ zněla odpověď ze Stagg Fieldu.

Odstartoval nejrozsáhlejší a nejtajnější projekt světa

O několik dnů později dostal americký průmysl objednávku na stavbu velkého pokusného grafitového reaktoru v Oak Ridge. Jeho tepelný výkon až 100 MW byl chladicím systémem odváděn do řeky Tennesse.

Zatím ještě nešlo o získání uvolněné energie, ale o prověření možnosti stavby tří obřích urano‑grafitových reaktorů v Hanfordu. Jejich úkolem byla výroba plutonia pro připravovanou atomovou pumu. Projekt „Manhattan District“ již v prvé fázi zmobilizoval 125 tisíc lidí.

Fermiho tým se přestěhoval do nedalekého Palos Parku, kde o něco větší reaktor CP‑2 (CP – Chicago Pile, tj. Chicagský miliř), určený k potřebným fyzikálním měřením a k ověření řízení štěpné reakce, měl již bezpečnou betonovou obálku. Najdete ji v Museu of Science and Industry v Chicagu.


Co následovalo

1945 (16. 7.) Výbuch první atomové pumy na Alamogordo

1945 (16. 8.) Svržení atomové bomby na Hirošimu

1945 (5. 9.) Spuštěn první těžkovodní reaktor ZEEP v kanadském Chalk River

1948 (12. 10.) Joliot‑Curie ve Francii spouští těžkovodní reaktor ZOÉ

1951 (20. 12.) Elektřina z experimentálního varného reaktoru EBR v NRL v Idahu rozsvítila 4 žárovky

1954 (27. 6.) Provoz zahajuje první jaderná elektrárna světa v Obninsku u Moskvy s výkonem 5 MW

1956 (1. 10.) Britská královna otevírá první průmyslovou jadernou elektrárnu světa v Calder Hall (200 MW ve 4 blocích)

Jan Tůma
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Jak schovat zlaté nobelovské medaile

Udělování Nobelových cen bylo v průběhu jejich téměř stodvacetileté historie doprovázeno řadou až bizarních událostí. Dvě zlaté medaile byly dokonce rozpuštěny v kyselinách. Tato zajímavá příhoda se váže k maďarskému chemikovi šlechtického původu Györgye ...

Praha počítá se vznikem vodních ploch a výsadbou stromů

Praha nepodceňuje přípravu na extrémní sucho, které v následujících měsících předpovídají meteorologové. Rada města počítá s rozsáhlými revitalizačními projekty. V ulicích tak bude zeleň zavlažována průsakovou vodou z kolektorů (psali jsme v článku https://www.

Termojaderná fúze na rozcestí

Kdy už je termojaderné zařízení ziskové? To nám prozradí Lawsonovo kritérium: součin hustoty plazmatu a doby jeho udržení (stability) musí být dost velký, zhruba 1020 s.m-3. Pro spojitou činnost udržujeme plazma v omezeném prostoru silným magnetickým ...

Existuje hypotetická částice X 17?

Fyzika nás učí, že existují 4 základní interakce, tedy přírodní síly, které vše ovládají a vysvětlují konstrukci světa dle současného stavu poznání - gravitace, elektromagnetická síla, slabá a silná interakce. Zdá se, že vědci jsou na stopě páté fundamentální přírodní síly.

Proč komáři koušou zrovna vás

Někteří lidé mohou sedět venku celé léto a komáři na ně takzvaně „nejdou“. Jiní se objeví za letního večera venku a okamžitě si musejí škrábat komáří kousance, přestože se koupali v repelentu. Co s tím? Důvodem je většinou neviditelná chemická clona ve vzduchu kolem nás.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail