Laboratorul metalurgic - Metallurgical Laboratory

Laboratorul metalurgic

Sala Eckhart de la Universitatea din Chicago a fost folosită pentru birourile administrative ale Proiectului metalurgic
Stabilit	Februarie 1943  ( 1943-02 )
Tipul cercetării	clasificate
Buget	30,69 milioane de dolari (1943-1946)
Domeniul cercetării	Chimia și metalurgia plutoniului , proiectarea reactorului nuclear
Director	Richard L. Doan Samuel K. Allison Joyce C. Stearns Farrington Daniels
Personal	2.008 la 1 iulie 1944
Locație	Chicago , Illinois , Statele Unite 41 ° 47′25 ″ N 87 ° 35′56 ″ W  /  41,79028 ° N 87,59889 ° V  / 41.79028; -87,59889 Coordonate : 41 ° 47′25 ″ N 87 ° 35′56 ″ W  /  41,79028 ° N 87,59889 ° V  / 41.79028; -87,59889
Agenție de operare	Universitatea din Chicago
Laureați ai Nobel	Enrico Fermi James Franck Glenn Seaborg Eugene Wigner

Laboratorul metalurgic (sau Met Lab ) a fost un laborator științific la Universitatea din Chicago , care a fost înființată în februarie 1942 , de a studia și de a folosi recent descoperite element chimic plutoniu . A cercetat chimia și metalurgia plutoniului, a proiectat primele reactoare nucleare din lume pentru a-l produce și a dezvoltat procese chimice pentru al separa de alte elemente. În august 1942, secțiunea chimică a laboratorului a fost prima care a separat chimic un eșantion greu de plutoniu, iar la 2 decembrie 1942, Met Lab a produs prima reacție nucleară controlată în lanț , în reactorul Chicago Pile-1 , care a fost construit sub tribune a vechiului stadion de fotbal al universității , Stagg Field .

Laboratorul metalurgic a fost înființat ca parte a proiectului metalurgic, cunoscut și sub numele de proiectul „Pile” sau „X-10”, condus de profesorul din Chicago Arthur H. Compton , laureat al Premiului Nobel. La rândul său, aceasta a făcut parte din Proiectul Manhattan - efortul aliaților de a dezvolta bomba atomică în timpul celui de-al doilea război mondial . Laboratorul metalurgic a fost condus succesiv de Richard L. Doan, Samuel K. Allison , Joyce C. Stearns și Farrington Daniels . Oamenii de știință care au lucrat acolo au inclus Enrico Fermi , James Franck , Eugene Wigner și Glenn Seaborg . La apogeu la 1 iulie 1944, avea 2.008 de angajați.

Chicago Pile-1 a fost curând mutat de laborator într-un sit mai îndepărtat din Pădurea Argonne , unde materialele sale originale au fost folosite pentru a construi un Chicago Pile-2 îmbunătățit, care să fie folosit în noi cercetări privind produsele fisiunii nucleare. Un alt reactor, Chicago Pile-3 , a fost construit la locul Argonne la începutul anului 1944. Acesta a fost primul reactor din lume care a folosit apa grea ca moderator de neutroni . A devenit critic în mai 1944 și a funcționat pentru prima dată la putere maximă în iulie 1944. Laboratorul metalurgic a proiectat, de asemenea, reactorul de grafit X-10 la Clinton Engineer Works din Oak Ridge, Tennessee , și Reactorul B de la Hanford Engineer Works din statul Washington .

Pe lângă lucrările de dezvoltare a reactoarelor, Laboratorul metalurgic a studiat chimia și metalurgia plutoniului și a lucrat cu DuPont pentru a dezvolta procesul de fosfat de bismut utilizat pentru separarea plutoniului de uraniu. Când a devenit sigur că reactoarele nucleare vor implica materiale radioactive la scară gigantică, a existat o îngrijorare considerabilă cu privire la aspectele de sănătate și siguranță, iar studiul efectelor biologice ale radiațiilor a luat o importanță mai mare. S-a descoperit că plutoniul, ca și radiul, a fost un căutător de oase , făcându-l deosebit de periculos. Laboratorul metalurgic a devenit primul dintre laboratoarele naționale , Laboratorul Național Argonne , la 1 iulie 1946. Activitatea Met Lab a dus și la crearea Institutului Enrico Fermi și a Institutului James Franck la universitate.

Origini

Descoperirea fisiunii nucleare în uraniu de către chimiști germani Otto Hahn și Fritz Strassmann în decembrie 1938, iar explicația teoretică (și denumirea) de Lise Meitner si Otto Frisch la scurt timp după, a deschis posibilitatea ca neutronii produși de fisiune ar putea crea un control nuclear reacție în lanț . La Universitatea Columbia , Enrico Fermi și Leo Szilard au început să exploreze cum ar putea fi realizat acest lucru. În august 1939, Szilard a redactat o scrisoare confidențială către președintele Statelor Unite , Franklin D. Roosevelt , avertizând posibilitatea unui proiect german de arme nucleare și l-a convins pe vechiul său prieten și colaborator Albert Einstein să îl semneze. Acest lucru a dus la sprijinul pentru cercetarea asupra fisiunii nucleare de către guvernul SUA.

În aprilie 1941, Comitetul Național de Cercetare pentru Apărare (NDRC), i-a cerut lui Arthur Compton , profesor de fizică laureat al Premiului Nobel la Universitatea din Chicago , să raporteze cu privire la programul de uraniu. Niels Bohr și John Wheeler au teoretizat că izotopii grei cu numere atomice impare , cum ar fi plutoniul-239 , erau fisionabile . Emilio Segrè și Glenn Seaborg de la Universitatea din California au produs 28 μg de plutoniu în ciclotronul de 60 de inci de acolo, în mai 1941, și au descoperit că avea de 1,7 ori secțiunea transversală de captare a neutronilor termici a uraniului-235. În timp ce cantități mici de plutoniu-239 ar putea fi create în ciclotroni, nu a fost fezabil să se producă o cantitate mare în acest fel. Compton a discutat cu Eugene Wigner de la Universitatea Princeton despre modul în care plutoniul ar putea fi produs într-un reactor nuclear și cu Robert Serber de la Universitatea din Illinois despre modul în care plutoniul produs într-un reactor ar putea fi separat chimic de uraniul din care a fost creat.

La 20 decembrie, la scurt timp după atacul japonez asupra Pearl Harbor, care a adus Statele Unite în război, Compton a fost plasat la conducerea proiectului de plutoniu. Obiectivele sale erau de a produce reactoare pentru a converti uraniul în plutoniu, de a găsi modalități de a separa chimic plutoniul de uraniu și de a proiecta și construi o bombă atomică. Deși nu a fost încă construit un reactor de succes, oamenii de știință au produs deja mai multe concepte de proiectare diferite, dar promițătoare. Compton a decis să decidă care dintre acestea ar trebui urmărită. El a propus un program ambițios care urmărea să realizeze o reacție nucleară controlată în lanț până în ianuarie 1943 și să aibă o bombă atomică livrabilă până în ianuarie 1945.

Compton a considerat că a avea echipe la Columbia, Princeton, Universitatea din Chicago și Universitatea din California a creat prea multe duplicări și nu suficientă colaborare și a decis să concentreze munca într-o singură locație. Nimeni nu a vrut să se mute și toată lumea a argumentat în favoarea propriei locații. În ianuarie 1942, la scurt timp după ce Statele Unite au intrat în cel de-al doilea război mondial, Compton a decis să-și concentreze munca în propria sa locație, Universitatea din Chicago, unde știa că are sprijinul neclintit al administrației universitare, în timp ce Columbia era angajată în eforturi de îmbogățire a uraniului și a ezitat să adauge un alt proiect secret. Alți factori care au contribuit la decizie au fost locația centrală a orașului Chicago și disponibilitatea oamenilor de știință, a tehnicienilor și a facilităților din Midwest, care nu fuseseră încă luate de munca de război. Locuințele erau mai ușor disponibile, iar un oraș din interior era mai puțin vulnerabil la atacul inamicului.

Personal

Arthur H. Compton (stânga) șeful Proiectului metalurgic, cu Martin D. Whitaker , directorul Laboratoarelor Clinton

Noua unitate de cercetare a fost formată în februarie 1942 și a fost denumită „Laboratorul metalurgic” sau „Met Lab”. S-a desfășurat o adevărată metalurgie, dar numele a fost conceput ca o acoperire pentru activitățile sale. Universitatea din Chicago se gândise să înființeze un institut de cercetare a metalelor și, într-adevăr, ar face acest lucru după război, astfel încât creația sa nu a atras prea multă atenție. Proiectul de plutoniu al lui Compton a devenit apoi cunoscut sub numele de Proiectul metalurgic. Laboratorul metalurgic a fost administrat de Universitatea din Chicago sub contract la Oficiul de Cercetare Științifică și Dezvoltare (OSRD).

Peste 5.000 de persoane din 70 de grupuri de cercetare au participat la Compton's Metallurgical Project, cunoscut și sub denumirea de „Pile” sau „X-10” Project, dintre care aproximativ 2.000 au lucrat în Laboratorul Metalurgic din Chicago. În ciuda salariilor bune oferite, recrutarea a fost dificilă. A existat concurență pentru oamenii de știință și ingineri din alte proiecte legate de apărare, iar Chicago a fost scump în comparație cu orașele universitare.

Norman Hilberry a fost director asociat al Proiectului metalurgic, iar Richard L. Doan a fost numit director al Laboratorului metalurgic. În timp ce Doan era un administrator capabil, el a avut dificultăți în a fi acceptat ca șef al laboratorului, deoarece nu era academic. La 5 mai 1943, Compton l-a înlocuit cu Samuel K. Allison și l -a numit pe Henry D. Smyth director asociat. Inițial, existau trei grupuri de fizică, conduse de Allison, Fermi și Martin D. Whitaker . Frank Spedding era responsabil cu divizia de chimie. Ulterior a fost succedat de Herbert McCoy , apoi de James Franck . Compton l-a pus pe Robert Oppenheimer să se ocupe de efortul de proiectare a bombelor în iunie 1942. În noiembrie 1942, acesta a devenit un proiect separat, cunoscut sub numele de Proiectul Y , care a fost situat în Los Alamos, New Mexico .

După ce Corpul de Ingineri al Armatei Statelor Unite a preluat Proiectul Manhattan în august 1942, districtul Manhattan a coordonat lucrarea. Din 17 februarie 1943, Compton a raportat directorului Proiectului Manhattan, generalul de brigadă Leslie R. Groves, Jr. , în locul Secțiunii OSRD S-1 . Cartierul Manhattan și-a asumat întreaga responsabilitate pentru contractul Laboratorului metalurgic la 1 mai 1943. Căpitanul JF Grafton a fost numit inginer din zona Chicago în august 1942. El a fost succedat de căpitanul Arthur V. Peterson în decembrie 1942. Peterson a rămas până în octombrie 1944. Căpitanul JF McKinley a devenit inginer de zonă din Chicago la 1 iulie 1945.

Clădiri

La început, majoritatea facilităților de laborator erau furnizate de Universitatea din Chicago. Fizicienii au preluat spațiul sub Standurile de Nord și Vest ale Câmpului Stagg și în Clădirea Serviciilor, unde era un ciclotron. Chimiștii au preluat laboratorul George Herbert Jones și laboratorul chimic Kent. Grupul de sănătate a ocupat spațiu în Clădirea Anatomie, Casa Drexel, Spitalul Billings și Laboratorul Killis, iar birourile administrative au intrat în Eckhart Hall . Szilard a scris mai târziu că „moralul oamenilor de știință ar putea fi aproape trasat într-un grafic numărând numărul de lumini aprinse după cină în birourile de la Eckhart Hall”. Când proiectul și-a depășit spațiul în Eckhart Hall, s-a mutat în Ryerson Hall din apropiere. Laboratorul metalurgic în cele din urmă a ocupat 205,000 picioare pătrate (19.000 m ² ) de spațiu campus. S-au făcut modificări în valoare de aproximativ 131.000 de dolari clădirilor ocupate de laborator, dar Universitatea din Chicago a trebuit să facă modificări și pentru utilizatorii strămutați de acesta.

Laboratorul Argonne la „Site-ul A”

Universitatea din Chicago a pus la dispoziția districtului Manhattan un loc de 0,30 ha (0,30 ha) ocupat de terenuri de tenis, printr-un contract de închiriere de un dolar, pentru construcția unei noi clădiri chimice cu 1.900 m ² de spațiu. Stone și Webster au început lucrările în acest sens în septembrie 1942 și au fost finalizate în decembrie. S-a descoperit în curând că era prea mic și s-a adăugat la arendă un teren adiacent de 0,85 acri (0,34 ha), pe care a fost construită o anexă de 2.800 m ^{2, care a} fost finalizată în noiembrie 1943. Au fost lucrate ample apoi efectuat pe sistemul de ventilație pentru a permite laboratorului să lucreze cu plutoniu mai sigur. Un sit care conținea o casă de gheață și grajduri deținute de Universitatea din Chicago a fost pus la dispoziție în aprilie 1943. Cunoscut sub numele de Situl B, a fost remodelat pentru a oferi 5.822 m ² de laboratoare și ateliere pentru grupurile de sănătate și metalurgie. Armata 124 a artileriei de câmp a fost închiriată din statul Illinois pentru a oferi mai mult spațiu în martie 1944 și s-au închiriat sau au construit circa 3300 m ² de spațiu, la un cost de 2 milioane de dolari.

Din motive de siguranță și securitate, nu a fost de dorit să se localizeze instalațiile pentru experimentele cu reactoare nucleare în Chicago, cu o densitate mare de populații. Compton a selectat un sit din Pădurea Argonne , o parte a districtului Forest Preserve din județul Cook , la aproximativ 32 km sud-vest de centrul orașului Chicago, denumit Site A. Departamentul de război a închiriat 1.088 acri (440 ha) de teren acolo din județul Cook pe durata războiului plus un an pentru un dolar. Construcția de facilități, inclusiv laboratoare și clădiri de servicii și un drum de acces, a fost începută în septembrie 1942 și finalizată la începutul anului 1943. Compton l-a numit pe Fermi ca prim director al Laboratorului Argonne.

Dezvoltarea reactorului

Chicago Pile-1

Stagg Field de la Universitatea din Chicago. Stadionul a fost distrus în 1957.

Între 15 septembrie și 15 noiembrie 1942, grupuri sub Herbert L. Anderson și Walter Zinn au construit șaisprezece reactoare experimentale (cunoscute la acea vreme sub numele de „grămezi”) sub standurile Stagg Field. Fermi a proiectat o nouă grămadă de uraniu și grafit care ar putea fi adusă la criticitate într-o reacție nucleară controlată, autosusținută . Construcțiile de la Argonne au căzut în întârziere din cauza dificultăților Stone & Webster de a recruta suficienți muncitori calificați și de a obține materialele de construcție necesare. Acest lucru a dus la o dispută industrială, lucrătorii din sindicat luând măsuri cu privire la recrutarea forței de muncă nesindicală. Când a devenit clar că materialele pentru noua grămadă a lui Fermi vor fi la îndemână înainte ca noua structură să fie finalizată, Compton a aprobat o propunere de la Fermi de a construi grămada sub tribune la Stagg Field.

Construcția reactorului, cunoscută sub numele de Chicago Pile-1 (CP-1), a început în dimineața zilei de 16 noiembrie 1942. Lucrarea a fost efectuată în schimburi de douăsprezece ore, cu un schimb de zi sub Zinn și un schimb de noapte sub Anderson. Când a fost finalizat, cadrul din lemn susținea o structură în formă de eliptică, cu 6,1 m înălțime, 1,8 m lățime la capete și 7,6 m peste mijloc. Acesta conținea 6 tone scurte (5,4 t) de uraniu metalic, 50 de tone scurte (45 t) de oxid de uraniu și 400 de tone scurte (360 t) de grafit, la un cost estimat de 2,7 milioane de dolari. La 2 decembrie 1942, a realizat prima reacție nucleară controlată autosusținută. La 12 decembrie 1942, puterea CP-1 a fost mărită la 200 W, suficientă pentru a alimenta un bec. Lipsit de protecție de orice fel, era un pericol de radiații pentru toată lumea din vecinătate. Ulterior, testarea a fost continuată la puterea mai mică de 0,5 W.

Chicago Pile-2

Operațiunea Chicago Pile-1 a fost încheiată la 28 februarie 1943. A fost demontată și mutată la Argonne, unde materialele originale au fost folosite pentru a construi Chicago Pile-2 (CP-2). În loc să fie sferic, noul reactor a fost construit într-o formă asemănătoare unui cub, de aproximativ 7,6 m înălțime, cu o bază de aproximativ 9,1 m pătrat. Acesta a fost înconjurat de ziduri de beton groase de 5 picioare (1,5 m), care acționau ca un scut împotriva radiațiilor și cu protecție deasupra capului de la 15 cm de plumb și 130 cm de lemn. A fost folosit mai mult uraniu, deci conținea 52 de tone scurte (47 t) de uraniu și 472 tone scurte (428 t) de grafit. Nu a fost furnizat niciun sistem de răcire, deoarece funcționa doar la câțiva kilowați. CP-2 a devenit operațional în martie 1943.

Chicago Pile-3

Chicago Pile-3

Un al doilea reactor, cunoscut sub numele de Chicago Pile-3 , sau CP-3, a fost construit la locul Argonne la începutul anului 1944. Acesta a fost primul reactor din lume care a folosit apa grea ca moderator de neutroni . Nu fusese disponibil când a fost construit CP-1, dar acum devenea disponibil în cantitate datorită Proiectului P-9 al Proiectului Manhattan . Reactorul era un rezervor mare de aluminiu, cu un diametru de 6 picioare (1,8 metri), care era umplut cu apă grea, care cântărea aproximativ 5,5 tone scurte (5,9 t). Capacul a fost străpuns de găuri distanțate în mod regulat prin care 121 tije de uraniu învelite în aluminiu s-au proiectat în apa grea. Rezervorul era înconjurat de un reflector de neutroni de grafit , care la rândul său era înconjurat de un scut de plumb și de beton. Ecranarea pe partea superioară a reactorului consta din straturi de cărămizi detașabile pătrate de 1 picior (30 cm) compuse din straturi de fier și masonit . Apa grea a fost răcită cu un schimbător de căldură răcit cu apă . Pe lângă tijele de comandă, a existat un mecanism de urgență pentru evacuarea apei grele într-un rezervor de dedesubt. Construcția a început la 1 ianuarie 1944. Reactorul a devenit critic în mai 1944 și a fost utilizat pentru prima dată la o putere maximă de 300 kW în iulie 1944.

În timpul războiului, Zinn a permis ca acesta să fie rulat non-stop, iar designul său a făcut mai ușoară efectuarea experimentelor. Aceasta a inclus teste pentru investigarea proprietăților izotopilor, cum ar fi tritiul și determinarea secțiunii transversale de captare a neutronilor a elementelor și compușilor care ar putea fi utilizați pentru a construi reactori viitori sau care pot apărea în impurități. Acestea au fost, de asemenea, utilizate pentru încercări de instrumentare și în experimente pentru a determina stabilitatea termică a materialelor și pentru a instrui operatorii.

Piloți de producție

Proiectarea reactoarelor pentru producția de plutoniu a implicat mai multe probleme, nu doar în fizica nucleară, ci și în inginerie și construcții. Probleme precum efectul pe termen lung al radiațiilor asupra materialelor au primit o atenție considerabilă din partea Laboratorului metalurgic. Au fost considerate două tipuri de reactoare: omogene, în care moderatorul și combustibilul au fost amestecate împreună, și eterogene, în care moderatorul și combustibilul au fost aranjați într-o configurație de rețea. Până la sfârșitul anului 1941, analiza matematică a arătat că proiectarea rețelei avea avantaje față de tipul omogen și, prin urmare, a fost ales pentru CP-1 și pentru reactoarele de producție ulterioare. Pentru un moderator de neutroni, grafitul a fost ales pe baza disponibilității sale comparativ cu beriliu sau apă grea.

Noua clădire de chimie pe campusul Universității din Chicago. Turnul gotic al câmpului Stagg este abia vizibil în fundalul stâng.

Decizia cu privire la ce lichid de răcire de utilizat a atras mai multe dezbateri. Prima alegere a laboratorului metalurgic a fost heliul , deoarece ar putea fi atât un agent de răcire, cât și un moderator de neutroni. Dificultățile de utilizare nu au fost trecute cu vederea. Ar fi necesare cantități mari și ar trebui să fie foarte pure, fără impurități care absorb absorbția neutronilor . Pentru a circula gazul prin reactor ar fi necesare suflante speciale, iar problema scurgerilor de gaze radioactive ar trebui rezolvată. Niciuna dintre aceste probleme nu a fost considerată ca fiind de netrecut. Decizia de a folosi heliu a fost transmisă DuPont , compania responsabilă de construirea reactoarelor de producție și a fost inițial acceptată.

La începutul anului 1943, Wigner și grupul său teoretic care îi includea pe Alvin Weinberg , Katharine Way , Leo Ohlinger, Gale Young și Edward Creutz au realizat un design pentru un reactor de producție cu răcire cu apă. Alegerea apei ca agent de răcire a fost controversată, deoarece se știa că absoarbe neutroni, reducând astfel eficiența reactorului, dar Wigner era încrezător că calculele grupului său erau corecte și că, cu grafitul și uraniul mai pur care erau acum disponibile, apa ar funcționa, în timp ce dificultățile tehnice implicate în utilizarea heliului ca agent de răcire ar întârzia proiectul.

Proiectarea utilizează un strat subțire de aluminiu pentru a proteja uraniul de coroziunea apei de răcire. Limacii cilindrici de uraniu cu jachete de aluminiu ar fi împinși prin canale prin reactor și aruncați cealaltă parte într-un iaz de răcire. Odată ce radioactivitatea s-a potolit, melcii vor fi luați și plutoniul extras. După revizuirea celor două modele, inginerii DuPont au ales-o pe cea răcită cu apă. În 1959, un brevet pentru proiectarea reactorului va fi emis în numele Creutz, Ohlinger, Weinberg, Wigner și Young.

Utilizarea apei ca agent de răcire a ridicat problema coroziunii și oxidării tuburilor de aluminiu. Laboratorul metalurgic a testat diferiți aditivi în apă pentru a determina efectul acestora. S-a constatat că coroziunea a fost minimizată atunci când apa a fost ușor acidă, astfel încât s-a adăugat acid sulfuric diluat în apă pentru a-i da un pH de 6,5. Alți aditivi, cum ar fi silicatul de sodiu , dicromatul de sodiu și acidul oxalic, au fost de asemenea introduși în apă pentru a preveni acumularea de film care ar putea inhiba circulația apei de răcire. Slugilor de combustibil li s-a dat o manta de aluminiu pentru a proteja uraniul metalic de coroziunea care ar apărea dacă ar intra în contact cu apa și pentru a preveni aerisirea produselor de fisiune radioactivă gazoasă care ar putea fi formate atunci când au fost iradiate. S-a ales aluminiu deoarece placarea trebuia să transmită căldură, dar să nu absoarbă prea mulți neutroni. Procesul de conservare a aluminiului a fost acordat o atenție deosebită, deoarece melcii rupți ar putea bloca sau deteriora canalele din reactor, iar cele mai mici găuri ar putea degaja gaze radioactive. Laboratorul metalurgic a investigat regimurile de producție și testare pentru procesul de conservare.

Un domeniu important de cercetare a vizat efectul Wigner . Sub bombardamentul de către neutroni, atomii de carbon din moderatorul de grafit pot fi eliminați din structura cristalină a grafitului. În timp, acest lucru face ca grafitul să se încălzească și să se umfle. Investigarea problemei va dura aproape 1946 până la găsirea unei soluții.

Chimie și metalurgie

Laborator la clădirea New Chemistry de la Universitatea din Chicago

Lucrările metalurgice s-au concentrat pe uraniu și plutoniu. Deși fusese descoperit cu peste un secol înainte, nu se știau prea multe despre uraniu, dovadă fiind faptul că multe referințe dădeau o cifră pentru punctul său de topire care era scăzut cu aproape 500 ° F (280 ° C). Edward Creutz a investigat-o și a descoperit că la intervalul corect de temperatură, uraniul putea fi ciocănit și laminat și tras în tijele cerute de proiectarea reactorului de producție. S-a constatat că, atunci când uraniul a fost tăiat, așchii ar fi izbucnit în flăcări. Lucrând cu Alcoa și General Electric , Laboratorul metalurgic a conceput o metodă de lipire a jachetei de aluminiu la limacul de uraniu.

Sub presiunea de a identifica o sursă de uraniu procesat, în aprilie 1942, Compton, Spedding și Hilberry s-au întâlnit cu Edward Mallinckrodt la sediul companiei sale chimice din St. Louis, Missouri. Compania a conceput și implementat o nouă tehnică de procesare a uraniului folosind eter, a prezentat materiale de testare reușite până la jumătatea lunii mai, a furnizat materialul pentru prima reacție autosustenabilă în decembrie și a satisfăcut întreaga comandă a proiectului de primele șaizeci de tone înainte de contract a fost semnat.

Metalurgia plutoniului era complet necunoscută, deoarece fusese descoperită abia recent. În august 1942, echipa lui Seaborg a izolat chimic prima cantitate greu de plutoniu din uraniu iradiat în laboratorul Jones. Până când reactoarele au devenit disponibile, în ciclotron au fost produse cantități minuscule de plutoniu la Universitatea Washington din St. Louis . Divizia de chimie a lucrat cu DuPont pentru a dezvolta procesul de fosfat de bismut utilizat pentru separarea plutoniului de uraniu.

Sanatate si siguranta

Pericolele otrăvirii cu radiații deveniseră bine cunoscute datorită experienței pictorilor cu cadran de radio . Când a devenit sigur că reactoarele nucleare vor implica materiale radioactive la scară gigantică, a existat o îngrijorare considerabilă cu privire la aspectele de sănătate și siguranță. Robert S. Stone, care lucrase cu Ernest Lawrence la Universitatea din California, a fost recrutat pentru a conduce programul de sănătate și siguranță al Proiectului metalurgic. Simeon Cutler, un radiolog, și-a asumat responsabilitatea pentru siguranța radiațiilor în Chicago, înainte de a trece la conducerea programului la Hanford Site . Groves l-a numit pe Stafford L. Warren de la Universitatea din Rochester în funcția de șef al secției medicale a Proiectului Manhattan. De-a lungul timpului, studiul efectelor biologice ale radiațiilor a luat o importanță mai mare. S-a descoperit că plutoniul, ca și radiul, a fost un căutător de oase , făcându-l deosebit de periculos.

Divizia de sănătate a Laboratorului Metalurgic a stabilit standarde pentru expunerea la radiații. Lucrătorii au fost testați în mod obișnuit la clinicile Universității din Chicago, dar acest lucru ar putea fi prea târziu. S- au procurat dozimetre personale de fibră de cuarț , la fel și dozimetre de ecuson de film , care au înregistrat doze cumulative. Divizia de sănătate a lui Stone a colaborat îndeaproape cu grupul de instrumentare al lui William P. Jesse din divizia de fizică pentru a dezvolta detectoare, inclusiv contoare Geiger portabile . Herbert M. Parker a creat un metric pentru expunerea la radiații pe care l-a numit om echivalent roentgen sau rem. După război, acest lucru a înlocuit roentgenul ca măsură standard a expunerii la radiații. Lucrările de evaluare a toxicității plutoniului au început în momentul în care semi-uzina de plutoniu de la Clinton Engineer Works a început să o producă în 1943. Proiectul a stabilit o limită de 5 micrograme (μg) în corp, iar practicile de lucru și locurile de muncă de la Chicago și Clinton au fost modificat pentru a se asigura că acest standard a fost îndeplinit.

Activități ulterioare

În perioada 1943 și 1944, Laboratorul metalurgic s-a concentrat pe punerea în funcțiune mai întâi a reactorului de grafit X-10 de la Clinton Engineer Works, apoi a reactorului B la locul Hanford. Până la sfârșitul anului 1944, accentul a trecut la instruirea operatorilor. O mare parte din divizia de chimie s-a mutat în Oak Ridge în octombrie 1943, iar mulți angajați au fost transferați în alte locații ale proiectului Manhattan în 1944, în special Hanford și Los Alamos. Fermi a devenit șef de divizie la Los Alamos în septembrie 1944, iar Zinn a devenit directorul Laboratorului Argonne. Allison a urmat-o în noiembrie 1944, luând cu el mulți angajați ai Laboratorului metalurgic, inclusiv cea mai mare parte a secțiunii de instrumente. El a fost înlocuit de Joyce C. Stearns . Farrington Daniels , care a devenit director asociat la 1 septembrie 1944, a succedat lui Stearns în calitate de director la 1 iulie 1945.

Cel de-al 124-lea amplasament de artilerie de câmp în 2006

Unde a fost posibil, Universitatea din Chicago a încercat să reangajeze muncitori care fuseseră transferați de la Laboratorul metalurgic la alte proiecte odată cu încheierea muncii lor. Înlocuirea personalului era aproape imposibilă, deoarece Groves ordonase înghețarea personalului. Singura divizie care a crescut între noiembrie 1944 și martie 1945 a fost divizia de sănătate; restul și-au pierdut 20% sau mai mult din personal. De la un vârf de 2.008 de angajați la 1 iulie 1944, numărul persoanelor care lucrau la Laboratorul metalurgic a scăzut la 1.444 la 1 iulie 1945.

Sfârșitul războiului nu a pus capăt fluxului de plecări. Seaborg a plecat la 17 mai 1946, luând cu el o mare parte din ceea ce a rămas din divizia de chimie. La 11 februarie 1946, armata a ajuns la un acord cu președintele universității Robert Hutchins pentru ca personalul și echipamentele proiectului metalurgic să fie preluate de un laborator regional cu sediul la Argonne, pe care universitatea îl administrează încă. La 1 iulie 1946, Laboratorul metalurgic a devenit Laboratorul Național Argonne , primul laborator național desemnat , cu Zinn ca prim director. Noul laborator avea 1.278 de angajați la 31 decembrie 1946, când s-a încheiat Proiectul Manhattan, iar responsabilitatea pentru laboratoarele naționale a revenit Comisiei energetice atomice , care a înlocuit Proiectul Manhattan la 1 ianuarie 1947. Lucrările Laboratorului metalurgic au dus, de asemenea, la fondarea Institutului Enrico Fermi , precum și a Institutului James Franck , la Universitatea din Chicago.

Plățile efectuate către Universitatea din Chicago în baza contractului non-profit inițial din 1 mai 1943 au totalizat 27.933.134,83 ​​USD, care au inclus 647.671,80 USD în costuri de construcție și remodelare. Contractul a expirat la 30 iunie 1946 și a fost înlocuit cu un nou contract, care sa încheiat la 31 decembrie 1946. În cadrul acestui contract s-au plătit încă 2.756.730,54 USD, din care 161.636,10 USD au fost cheltuiți pentru construcții și remodelări. O sumă suplimentară de 49.509,83 dolari a fost plătită Universității din Chicago pentru restaurarea facilităților sale.

În 1974, guvernul Statelor Unite a început curățarea vechilor situri ale Proiectului Manhattan în cadrul Programului de acțiune de remediere a site-urilor utilizate anterior (FUSRAP). Aceasta a inclus cele utilizate de Laboratorul Metalurgic. Stagg Field fusese demolat în 1957, dar 23 de locații din Kent Laboratory au fost decontaminate în 1977, iar alte 99 la Eckhart, Ryerson și Jones Laboratory în 1984. Aproximativ 600 de metri cubi (17 m ³ ) de solid și trei 55- butoaie de galoane de deșeuri lichide au fost colectate și expediate către diferite locații pentru eliminare. Comisia pentru Energie Atomică și-a încetat contractul de închiriere pe site-ul Armory în 1951 și a fost restabilită în statul Illinois. Testele din 1977, 1978 și 1987 au indicat niveluri reziduale de radioactivitate care depășeau liniile directoare ale Departamentului Energiei , astfel încât decontaminarea a fost efectuată în 1988 și 1989, după care amplasamentul a fost declarat adecvat pentru utilizare nerestricționată.

Note

Referințe

linkuri externe

• Facilități de semnare a proiectului Manhattan
• Video despre standurile vestice ale Stagg Field, Institutul pentru Studiul Metalelor (Laboratorul Metalurgic), Enrico Fermi și un experiment activ folosind CP-1