S-50 (Proiectul Manhattan) - S-50 (Manhattan Project)

Coordonate : 35 ° 54′58 ″ N 84 ° 24′43 ″ W  /  35,91611 ° N 84,41194 ° V  / 35.91611; -84,41194

Construirea procesului de difuzie termică la S-50. Clădirea din fundal cu coșurile de fum este centrala K-25.

Proiectul S-50 a fost efortul proiectului Manhattan de a produce uraniu îmbogățit prin difuzie termică lichidă în timpul celui de-al doilea război mondial . A fost una dintre cele trei tehnologii de îmbogățire a uraniului urmărite de Proiectul Manhattan.

Procesul de difuzie termică lichidă nu a fost una dintre tehnologiile de îmbogățire inițial selectate pentru a fi utilizate în Proiectul Manhattan și a fost dezvoltat independent de Philip H. Abelson și alți oameni de știință de la Laboratorul de Cercetări Navale din Statele Unite . Acest lucru sa datorat în primul rând la îndoieli cu privire la fezabilitatea tehnică a procesului, dar rivalitatea inter-servicii între armata Statelor Unite și Statele Unite ale Americii Marina , de asemenea , a jucat un rol.

Au fost construite fabrici pilot la stația aeriană navală Anacostia și la Philadelphia Navy Yard și o unitate de producție la Clinton Engineer Works din Oak Ridge, Tennessee . Aceasta a fost singura instalație de difuzie termică lichidă la scară de producție construită vreodată. Nu ar putea îmbogăți uraniul suficient pentru a fi folosit într-o bombă atomică , dar ar putea furniza furaje ușor îmbogățite pentru calutronele Y-12 și plantele de difuzie gazoasă K-25 . S-a estimat că fabrica S-50 a accelerat producția de uraniu îmbogățit folosit în bomba Little Boy folosită la bombardamentul atomic din Hiroshima cu o săptămână.

Fabrica S-50 a încetat producția în septembrie 1945, dar a fost redeschisă în mai 1946 și folosită de proiectul Energiei Nucleare a Forțelor Aeriene ale Armatei Statelor Unite pentru Propulsia Avioanelor (NEPA). Fabrica a fost demolată la sfârșitul anilor 1940.

fundal

Descoperirea neutronului de către James Chadwick în 1932, urmată de cea a fisiunii nucleare în uraniu de către chimiștii germani Otto Hahn și Fritz Strassmann în 1938, și explicația teoretică (și denumirea) de către Lise Meitner și Otto Robert Frisch la scurt timp, s-a deschis până la posibilitatea unei reacții nucleare în lanț cu uraniu. Temerile că un proiect german de bombă atomică ar dezvolta arme nucleare , în special în rândul oamenilor de știință care erau refugiați din Germania nazistă și din alte țări fasciste, au fost exprimate în scrisoarea Einstein-Szilard . Acest lucru a determinat cercetări preliminare în Statele Unite la sfârșitul anului 1939.

Niels Bohr și John Archibald Wheeler au aplicat modelul de picătură de lichid al nucleului atomic pentru a explica mecanismul fisiunii nucleare. Pe măsură ce fizicienii experimentali au studiat fisiunea, au descoperit rezultate nedumeritoare. George Placzek l-a întrebat pe Bohr de ce uraniul părea fisionat atât cu neutroni rapidi, cât și cu neutroni lenti. Mergând la o întâlnire cu Wheeler, Bohr a avut o înțelegere că fisiunea la energii scăzute se datora izotopului uraniu-235 , în timp ce la energii mari se datora în principal isotopului uraniu-238 mult mai abundent . Primul reprezintă 0,714% din atomii de uraniu din uraniul natural, aproximativ unul din 140; uraniul natural este 99,28% uraniu-238. Există, de asemenea, o cantitate mică de uraniu-234 , 0,006 la sută.

La Universitatea din Birmingham din Marea Britanie, fizicianul australian Mark Oliphant a desemnat doi fizicieni refugiați - Frisch și Rudolf Peierls - sarcina de a investiga fezabilitatea unei bombe atomice, în mod ironic, deoarece statutul lor de extratereștri inamici le-a împiedicat să lucreze la proiecte secrete precum radar . Memorandumul Frisch – Peierls din martie 1940 a indicat faptul că masa critică de uraniu-235 se afla într-un ordin de mărime de 10 kg, care era suficient de mic pentru a fi transportat de un bombardier al zilei. Cercetările privind modul în care ar putea fi realizată separarea izotopului de uraniu ( îmbogățirea uraniului ) și-a asumat o importanță enormă. Primul gând al lui Frisch despre cum ar putea fi realizat acest lucru a fost cu difuzia termică a lichidului.

Difuzie termică lichidă

Vedere în secțiune a unei coloane de proces de difuzie termică

Procesul de difuzie termică lichidă s-a bazat pe descoperirea de către Carl Ludwig în 1856 și mai târziu Charles Soret în 1879, că atunci când un gradient de temperatură este menținut într-o soluție inițial omogenă de sare , după un timp, va exista și un gradient de concentrație în soluție. Acest lucru este cunoscut sub numele de efect Soret . David Enskog în 1911 și Sydney Chapman în 1916 au dezvoltat independent teoria Chapman-Enskog , care explica că atunci când un amestec de două gaze trece printr-un gradient de temperatură, gazul mai greu tinde să se concentreze la capătul rece și gazul mai ușor la capătul cald. . Acest lucru a fost confirmat experimental de Chapman și FW Dootson în 1916.

Deoarece gazele fierbinți tind să crească și cele reci tind să cadă, acesta poate fi folosit ca mijloc de separare a izotopilor . Acest proces a fost demonstrat pentru prima dată de Klaus Clusius și Gerhard Dickel în Germania în 1938, care l-au folosit pentru a separa izotopii neonului . Au folosit un aparat numit „coloană”, format dintr-un tub vertical cu un fir fierbinte în jos în centru. În Statele Unite, Arthur Bramley de la Departamentul de Agricultură al Statelor Unite a îmbunătățit acest design utilizând tuburi concentrice cu temperaturi diferite.

Cercetare și dezvoltare

Philip H. Abelson a fost un tânăr fizician căruia i-a fost acordat doctoratul de la Universitatea din California la 8 mai 1939. El a fost printre primii oameni de știință americani care au verificat fisiunea nucleară, raportându-și rezultatele într-un articol prezentat Physical Review în februarie 1939. și a colaborat cu Edwin McMillan la descoperirea neptuniului . Întorcându-se la Institutul Carnegie din Washington, DC, unde a ocupat o funcție, a devenit interesat de separarea izotopilor. În iulie 1940, Ross Gunn de la Laboratorul de Cercetări Navale al Statelor Unite (NRL) i-a arătat o lucrare din 1939 despre acest subiect de Harold Urey , iar Abelson a devenit fascinat de posibilitatea utilizării procesului de difuzie termică lichidă. El a început experimente cu acest proces la Departamentul de Magnetism Terestru de la Carnegie Institution. Folosind clorură de potasiu (KCl), bromură de potasiu (KBr), sulfat de potasiu ( K
₂ ASA DE
₄ ) și dicromat de potasiu ( K
₂ Cr
₂ O
₇ ), el a reușit să obțină un factor de separare de 1,2 (20 la sută) din izotopii potasiu-39 și potasiu-41 .

Următorul pas a fost repetarea experimentelor cu uraniu. El a studiat procesul cu soluții apoase de săruri de uraniu, dar a constatat că acestea tindeau să fie hidrolizate în coloană. Doar hexafluorură de uraniu ( UF
₆ ) părea potrivit. În septembrie 1940, Abelson s-a apropiat de Ross Gunn și Lyman J. Briggs , directorul Biroului Național de Standardizare , care erau ambii membri ai Comitetului pentru uraniu al Comitetului Național de Cercetare a Apărării (NDRC) . NRL a fost de acord să pună la dispoziția Institutului Carnegie 2.500 de dolari pentru a-i permite lui Abelson să-și continue activitatea și, în octombrie 1940, Briggs a aranjat mutarea acestuia la Biroul de standarde, unde existau facilități mai bune.

Hexafluorura de uraniu nu era disponibilă, așa că Abelson a conceput propria sa metodă de producere în cantitate la LRN, prin fluorurarea tetrafluorurii de uraniu mai ușor de produs la 350 ° C (662 ° F). Inițial, această mică plantă furniza hexafluorură de uraniu pentru cercetarea de la Universitatea Columbia , Universitatea din Virginia și NRL. În 1941, Gunn și Abelson au făcut o comandă pentru hexafluorură de uraniu la Harshaw Chemical Company din Cleveland, Ohio , folosind procesul lui Abelson. La începutul anului 1942, NDRC i-a acordat lui Harshaw un contract pentru construirea unei fabrici pilot pentru a produce 4,5 kg de hexafluorură de uraniu pe zi. Până în primăvara anului 1942, instalația pilot de hexafluorură de uraniu a lui Harshaw era funcțională, iar DuPont a început, de asemenea, experimentele cu utilizarea procesului. Cererea de hexafluorură de uraniu a crescut curând brusc, iar Harshaw și DuPont au crescut producția pentru a o satisface.

Abelson a ridicat unsprezece coloane la Biroul de Standarde, toate având aproximativ 1,5 inci (38 mm) în diametru, dar variind de la 2 la 12 picioare (0,61 până la 3,66 m) înălțime. Testele au fost efectuate cu săruri de potasiu și apoi, în aprilie 1941, cu hexafluorură de uraniu. La 1 iunie 1941, Abelson a devenit angajat al NRL și s-a mutat la stația aeriană navală Anacostia . În septembrie 1941, i s-a alăturat John I. Hoover, care a devenit adjunctul său. Au construit acolo o plantă experimentală cu coloane de 11 metri. Aburul era furnizat de un cazan pe gaz de 20 de cai putere (15 kW). Au reușit să separe izotopii de clor , dar aparatul a fost distrus în noiembrie de produsele de descompunere ale tetraclorurii de carbon . Următoarea rundă a indicat o separare de 2,5% și s-a constatat că distanța optimă a coloanelor era între 0,21 și 0,38 milimetri (0,0083 și 0,0150 in). Abelson a considerat o desfășurare pe 22 iunie, cu un rezultat de 9,6%, ca primul test de succes al difuziei termice lichide cu hexafluorură de uraniu. În iulie, el a reușit să atingă 21%.

Relațiile cu Proiectul Manhattan

NRL a autorizat o fabrică pilot în iulie 1942, care a început să funcționeze la 15 noiembrie. De data aceasta au folosit paisprezece coloane de 48 de picioare (15 m), cu o separare de 25 milimetri (0,98 in) între ele. Uzina pilot a funcționat fără întrerupere în perioada 3-17 decembrie 1942. Colonelul Leslie R. Groves, Jr. , care fusese desemnat să se ocupe de ceea ce avea să devină cunoscut sub numele de Proiectul Manhattan (dar nu o va face timp de încă două zile), a vizitat fabrica-pilot împreună cu inginerul adjunct al districtului Manhattan, locotenent-colonelul Kenneth D. Nichols la 21 septembrie și a vorbit cu Gunn și contramiralul Harold G. Bowen, Sr. , directorul NRL. Groves a plecat cu impresia că proiectul nu a fost urmărit cu suficientă urgență. Proiectul a fost extins, iar Nathan Rosen sa alăturat proiectului ca fizician teoretic. Groves a vizitat din nou fabrica pilot la 10 decembrie 1942, de data aceasta cu Warren K. Lewis , profesor de inginerie chimică de la MIT , și trei angajați ai DuPont. În raportul său, Lewis a recomandat continuarea lucrărilor.

Contramiralul Harold G. Bowen, Sr. , la biroul său de la Departamentul Marinei, Washington, DC, în anii celui de-al doilea război mondial.

Comitetul executiv S-1 a înlocuit Comitetul pentru uraniu la 19 iunie 1942, eliminând Gunn din calitatea sa de membru al procesului. Acesta a analizat raportul lui Lewis și a transmis recomandarea sa către Vannevar Bush , directorul Oficiului de Cercetare Științifică și Dezvoltare (OSRD), din care a făcut parte Comitetul Executiv S-1. Relația dintre OSRD și NRL nu a fost bună; Bowen a criticat-o pentru că a deviat fonduri din NRL. Bush a avut în vedere o directivă din 17 martie 1942 a președintelui Franklin D. Roosevelt , deși la sfatul său, potrivit căreia marina ar trebui exclusă din Proiectul Manhattan. A preferat să colaboreze cu mai simpaticul secretar de război , Henry Stimson , asupra căruia a avut mai multă influență.

James B. Conant , președintele NDRC și al Comitetului executiv S-1, era îngrijorat de faptul că marina își desfășoară propriul proiect nuclear, dar Bush a considerat că nu face niciun rău. S-a întâlnit cu Gunn la Anacostia la 14 ianuarie 1943 și i-a explicat situația. Gunn a răspuns că marina era interesată de propulsia nucleară marină pentru submarinele nucleare . Difuzia termică lichidă a fost un mijloc viabil de producere a uraniului îmbogățit și tot ce avea nevoie era detalii despre proiectarea reactorului nuclear, despre care știa că este urmărit de Laboratorul metalurgic din Chicago. Nu știa că a construit deja Chicago Pile-1 , un reactor nuclear funcțional. Bush nu a vrut să furnizeze datele solicitate, dar a convenit cu contraamiralul William R. Purnell , un membru al Comitetului de politică militară care a condus Proiectul Manhattan, pentru eforturile lui Abelson de a primi sprijin suplimentar.

În săptămâna următoare, Briggs, Urey și Eger V. Murphree de la Comitetul Executiv S-1, împreună cu Karl Cohen și WI Thompson de la Standard Oil , au vizitat fabrica pilot de la Anacostia. Au fost impresionați de simplitatea procesului, dar dezamăgiți de faptul că nu a fost retras din uzina produs de uraniu îmbogățit; producția fusese calculată prin măsurarea diferenței de concentrație. Ei au calculat că o instalație de difuzie termică lichidă capabilă să producă 1 kg pe zi de uraniu îmbogățit la 90% uraniu-235 ar necesita 21.800 de coloane de 36 de picioare (11 m), fiecare cu un factor de separare de 30,7%. Ar fi nevoie de 18 luni pentru a construi, presupunând utilizarea priorității majore a proiectului Manhattan pentru materiale. Aceasta a inclus 1.700 de tone scurte (1.500 t) de cupru rar pentru tuburile exterioare și nichel pentru interior, care ar fi necesare pentru a rezista la coroziune de către abur și respectiv hexafluorură de uraniu.

Costul estimat al unei astfel de fabrici a fost de aproximativ 32,6 milioane de dolari pentru construcție și 62.600 de dolari pe zi pentru funcționare. Ceea ce a ucis propunerea a fost că planta ar necesita 600 de zile pentru a ajunge la echilibru, timp în care s-ar fi cheltuit 72 de milioane de dolari, pe care Comitetul Executiv S-1 le-a rotunjit până la 75 de milioane de dolari. Presupunând că lucrarea a început imediat și că planta a funcționat așa cum a fost proiectată, nu s-ar putea produce uraniu îmbogățit înainte de 1946. Murphree a sugerat că o instalație de difuzie termică lichidă care produce uraniu îmbogățit cu 10% uraniu-235 ar putea fi un substitut pentru etapele inferioare ale unui gaz. instalația de difuzie , dar Comitetul Executiv S-1 a decis împotriva acestui lucru. Între februarie și iulie 1943, fabrica pilot Anacostia a produs 107 kg de hexafluorură de uraniu ușor îmbogățită, care a fost expediată la Laboratorul metalurgic. În septembrie 1943, Comitetul Executiv S-1 a decis că nu va mai fi alocat hexafluorură de uraniu LRN, deși va schimba hexafluorură de uraniu îmbogățit cu hexafluorură de uraniu obișnuită. Groves a respins o comandă din NRL pentru hexafluorură de uraniu suplimentară în octombrie 1943. Când s-a subliniat că marina a dezvoltat în primul rând procesul de producție pentru hexafluorură de uraniu, armata a acceptat cu reticență să îndeplinească ordinul.

Uzina pilot Philadelphia

Studiile lui Abelson au indicat că, pentru a reduce timpul de echilibru, trebuia să aibă un gradient de temperatură mult mai mare. NRL a avut în vedere construirea acesteia la stația de experimentare a ingineriei navale din Annapolis, Maryland , dar aceasta a fost estimată a costa 2,5 milioane de dolari, pe care NRL a considerat-o prea scumpă. Alte situri au fost puse la punct și s-a decis construirea unei noi fabrici pilot la Laboratorul de Cazane și Turbine Navale (NBTL) la Philadelphia Navy Yard , unde exista spațiu, abur și apă de răcire și, poate cel mai important dintre toți, ingineri cu experiență cu abur de înaltă presiune. Costul a fost estimat la 500.000 de dolari. Fabrica pilot a fost autorizată de contraamiralul Earle W. Mills , șeful asistent al Biroului de nave la 17 noiembrie 1943. Construcția a început la 1 ianuarie 1944 și a fost finalizată în iulie. NBTL a fost responsabil pentru proiectarea, construcția și funcționarea sistemelor de abur și apă de răcire, în timp ce NRL se ocupa de coloane și echipamente auxiliare. Căpitanul Thorvald A. Solberg de la Biroul Navelor era ofițer de proiect.

Fabrica pilot din Philadelphia a ocupat 13.000 de metri pătrați (1.200 m ² ) de spațiu pe un amplasament situat la un vest de Broad Street , lângă râul Delaware . Fabrica consta din 102 coloane de 48 de picioare (15 m), cunoscute sub numele de „raft”, dispuse într-o cascadă de șapte etape. Planta a fost destinată să poată produce un gram pe zi de uraniu îmbogățit cu 6% uraniu-235. Tuburile exterioare de cupru au fost răcite cu apă care curgea între ele și țevile exterioare de oțel de 4 inci cu 68 ° C (155 ° F). Tuburile interioare de nichel au fost încălzite cu abur de înaltă presiune la 285 ° C și 5,900 kPa. Prin urmare, fiecare coloană conținea aproximativ 1,6 kilograme (3,5 lb) de hexafluorură de uraniu. Aceasta a fost determinată de presiunea vaporilor; singurele piese de lucru erau pompele de apă. În funcțiune, rack-ul a consumat 11,6 MW de putere. Fiecare coloană a fost conectată la un rezervor de 3 până la 170 de kilograme (6,6 până la 374,8 lb) de hexafluorură de uraniu. Datorită pericolelor implicate în manipularea hexafluorurii de uraniu, toate funcționează cu acesta, cum ar fi completarea rezervoarelor din cilindrii de transport, a fost realizată într-o cameră de transfer. Coloanele de la uzina din Philadelphia au fost operate în paralel în loc să fie în serie, astfel încât uzina pilot din Philadelphia a produs în cele din urmă peste 2.300 kg de hexafluorură de uraniu îmbogățit cu 0,86% uraniu-235, care a fost predat Proiectului Manhattan. Fabrica pilot din Philadelphia a fost eliminată în septembrie 1946, echipamentul recuperabil fiind returnat la NRL, în timp ce restul a fost aruncat pe mare.

Constructie

Clădirea procesului de difuzie termică (F01) la S-50 în construcție (aprox. 1944)

La începutul anului 1944, vestea despre fabrica pilot din Philadelphia a ajuns la Robert Oppenheimer , directorul Laboratorului Los Alamos . Oppenheimer i-a scris lui Conant la 4 martie 1944 și a cerut rapoartele privind proiectul de difuzie termică a lichidului, pe care Conant le-a transmis. Ca aproape toți ceilalți, Oppenheimer se gândise la îmbogățirea uraniului în ceea ce privește un proces de producere a uraniului de tip armament adecvat pentru utilizarea într-o bombă atomică , dar acum a luat în considerare o altă opțiune. Dacă coloanele de la uzina din Philadelphia ar fi funcționate în paralel în loc de serie, atunci ar putea produce 12 kg pe zi de uraniu îmbogățit cu 1%. Acest lucru ar putea fi valoros, deoarece un proces de îmbogățire electromagnetică care ar putea produce un gram de uraniu îmbogățit la 40% uraniu-235 din uraniu natural, ar putea produce două grame pe zi de uraniu îmbogățit la 80% uraniu-235 dacă furajul a fost îmbogățit la 1,4% uraniu-235, dublu față de 0,7 la sută din uraniul natural. La 28 aprilie, el i-a scris lui Groves, subliniind că „producția fabricii Y-12 ar putea fi mărită cu aproximativ 30 sau 40 la sută, iar îmbunătățirea acesteia oarecum îmbunătățită, cu multe luni mai devreme decât data programată pentru producția K-25 . "

Groves a obținut permisiunea de la Comitetul de politică militară pentru a reînnoi contactul cu marina și, la 31 mai 1944, a numit un comitet de revizuire format din Murphree, Lewis și consilierul său științific, Richard Tolman , pentru a investiga. Comitetul de examinare a vizitat uzina pilot din Philadelphia a doua zi. Ei au raportat că, deși Oppenheimer era fundamental corect, estimările sale erau optimiste. Adăugarea a două rafturi suplimentare la instalația pilot ar dura două luni, dar nu ar produce suficientă hrană pentru a îndeplini cerințele instalației electromagnetice Y-12 de la Clinton Engineer Works . Prin urmare, aceștia au recomandat construirea unei instalații de difuzie termică lichidă la scară largă. Prin urmare, Groves i-a cerut lui Murphree, la 12 iunie, costul unei fabrici capabile să producă 50 kg de uraniu îmbogățit la 0,9 și 3,0% uraniu-235 pe zi. Murphree, Tolman, Cohen și Thompson au estimat că o fabrică cu 1.600 de coloane ar costa 3,5 milioane de dolari. Groves a aprobat construcția sa la 24 iunie 1944 și a informat Comitetul de politică militară că va fi operațional până la 1 ianuarie 1945.

Coloane de difuzie, instalație de difuzie termică lichidă S-50 la Oak Ridge, Tennessee, 1945

Au fost luate în considerare site-urile din barajul Watts Bar , Muscle Shoals și Detroit , dar s-a decis construirea acestuia la Clinton Engineer Works, unde apa putea fi obținută din râul Clinch și abur de la centrala K-25. Proiectul de difuzie termică a fost denumit în cod S-50. O divizie S-50 a fost creată la sediul districtului Manhattan în iunie sub locotenent-colonelul Mark C. Fox, cu maiorul Thomas J. Evans, Jr., ca asistent al său cu autoritate specială pentru construcția de plante. Groves a selectat Compania HK Ferguson din Cleveland , Ohio, ca principalul contractor de construcții în ceea ce privește finalizarea lucrărilor la timp, în special fabrica Gulf Ordnance din Mississippi, cu un contract cu costuri plus taxe fixe . Compania HA Jones Construction va construi fabrica de abur, cu HK Ferguson ca inginer-arhitect. Deși consilierii săi au estimat că va dura șase luni pentru a construi fabrica, Groves i-a acordat lui HK Ferguson doar patru și a dorit ca operațiunile să înceapă în doar 75 de zile.

Groves, Tolman, Fox și Wells N. Thompson de la HK Ferguson, au colectat planurile pilotului Philadelphia de acolo, pe 26 iunie. Fabrica de producție ar consta din douăzeci și unu de rafturi de 102 coloane, dispuse în trei grupe de șapte, în total 2.142 coloane de 48 de picioare (15 m). Fiecare raft era o copie a fabricii pilot Philadelphia. Coloanele trebuiau fabricate la toleranțe fine; ± 0,00076 inci (0,0076 mm) pentru diametrul tuburilor interioare de nichel și ± 0,002 inci (0,051 mm) între tuburile interioare de nichel și tuburile exterioare de cupru. Primele comenzi pentru coloane au fost plasate pe 5 iulie. Au fost abordate douăzeci și trei de companii, iar Compania Grinnell din Providence, Rhode Island și Compania Mehring și Hanson din Washington, DC, au acceptat provocarea.

Terenul a fost spart la fața locului la 9 iulie 1944. Până la 16 septembrie, cu aproximativ o treime din fabrică finalizată, primul raft a început să funcționeze. Testele din septembrie și octombrie au evidențiat probleme cu scurgeri de țevi care necesită sudare suplimentară. Cu toate acestea, toate rafturile au fost instalate și gata de funcționare în ianuarie 1945. Contractul de construcție a fost reziliat la 15 februarie, iar restul lucrărilor de izolare și electricitate au fost atribuite altor firme din zona Oak Ridge. De asemenea, au finalizat clădirile auxiliare, inclusiv noua uzină de abur. Uzina a devenit pe deplin operațională în martie 1945. Construcția noii uzine de cazane a fost aprobată la 16 februarie 1945. Primul cazan a fost început la 5 iulie 1945 și operațiunile au început la 13 iulie. Lucrările au fost finalizate la 15 august 1945.

Clădirea procesului de difuzie termică S-50 este clădirea întunecată. În față se află planta cu aburi. Clădirea din fundal cu coșurile de fum este centrala K-25. În prim-plan se află râul Clinch.

Clădirea procesului de difuzie termică (F01) era o structură neagră lungă de 522 picioare (159 m), lată 25 m și 82 m înălțime. Exista o cameră de control și o cameră de transfer pentru fiecare pereche de rafturi, cu excepția celei finale, care avea propriile sale camere de control și transfer în scopuri de antrenament. Patru pompe au extras 15.000 de galoane americane (57.000 l) pe minut de apă de răcire din râul Clinch. Pompele de abur au fost special concepute de Pacific Pumps Inc. Fabrica a fost concepută pentru a utiliza întreaga putere a centralei K-25, dar pe măsură ce etapele K-25 au intrat în linie, a existat concurență pentru acest lucru. S-a decis construirea unei noi centrale termice. Douăsprezece cazane excedentare de 450 de lire pe inch pătrat (3.100 kPa) destinate inițial escoltelor de distrugătoare au fost achiziționate de la marină. Temperatura mai scăzută a peretelui fierbinte datorită presiunii reduse a aburului (450 kilograme pe inch pătrat (3.100 kPa) în loc de 1.000 de kilograme pe inch pătrat (6.900 kPa) a instalației pilot) a fost compensată de ușurința de funcționare. Deoarece erau alimentate cu petrol, a fost adăugată o fermă de tancuri de petrol de 6.000.000 galoane SUA (23.000.000 l), cu stocare suficientă pentru a exploata fabrica timp de 60 de zile. Pe lângă clădirea procesului de difuzie termică (F01) și clădirile noii fabrici de abur (F06), structurile din zona S-50 includeau stația de pompare (F02), laboratoare, o cafenea, atelier de mașini (F10), depozite, un benzinărie și o stație de tratare a apei (F03).

Producție

Din motive de securitate, Groves dorea ca HK Ferguson să opereze noua fabrică, dar era un magazin închis , iar reglementările de securitate de la Clinton Engineer Works nu permiteau sindicatelor . Pentru a rezolva acest lucru, HK Ferguson a creat o filială deținută în totalitate , Fercleve Corporation (de la Ferguson din Cleveland), iar districtul Manhattan a contractat-o ​​să opereze fabrica pentru 11.000 de dolari pe lună. Personalul operațional pentru noua fabrică a fost inițial instruit la uzina pilot din Philadelphia. În august 1944, Groves, Conant și Fox au cerut voluntari zece soldați din detașamentul special pentru ingineri (SED) din Oak Ridge, avertizând că slujba ar fi periculoasă. Toți zece s-au oferit voluntari. Împreună cu patru angajați Fercleve, au fost trimiși la Philadelphia pentru a afla despre funcționarea fabricii.

O altă vedere a coloanelor

La 2 septembrie 1944, soldatul SED Arnold Kramish și doi civili, Peter N. Bragg, Jr., inginer chimic NRL și Douglas P. Meigs, angajat Fercleve, lucrau într-o cameră de transfer când un kg) cilindru de hexafluorură de uraniu a explodat, rupând conductele de abur din apropiere. Aburul a reacționat cu hexafluorura de uraniu pentru a crea acid fluorhidric , iar cei trei bărbați au fost grav arși. Soldatul John D. Hoffman a fugit prin norul toxic pentru ai salva, dar Bragg și Meigs au murit din cauza rănilor lor. Alți unsprezece bărbați, inclusiv Kramish și alți patru soldați, au fost răniți, dar s-au recuperat. Hoffman, care a suferit arsuri, a primit Medalia Soldier's , cea mai înaltă distincție a armatei Statelor Unite pentru un act de vitejie într-o situație fără luptă și singurul acordat unui membru al districtului Manhattan. La 21 iunie 1993, Bragg a fost distins cu premiul pentru serviciul civil meritoriu al Marinei .

Colonelul Stafford L. Warren , șeful secției medicale din districtul Manhattan, a îndepărtat organele interne ale morților și le-a trimis înapoi la Oak Ridge pentru analiză. Au fost îngropați fără ei. O anchetă a constatat că accidentul a fost cauzat de utilizarea cilindrilor de oțel cu căptușeli de nichel în locul cilindrilor de nichel fără sudură, deoarece armata a anticipat producția de nichel. Spitalul Navy nu avea proceduri pentru tratamentul persoanelor expuse la hexafluorură de uraniu, așa că secția medicală a lui Warren le-a dezvoltat. Groves a ordonat oprirea antrenamentului la uzina pilot din Philadelphia, așa că Abelson și 15 dintre angajații săi s-au mutat la Oak Ridge pentru a instrui personalul acolo.

Nu au existat accidente fatale la uzina de producție, deși a avut o rată de accidente mai mare decât alte instalații de producție ale Proiectului Manhattan, datorită grabei de a pune în funcțiune. Când echipajele au încercat să pornească primul rack, a apărut un zgomot puternic și un nor de vapori din cauza aburului scăpat. În mod normal, acest lucru s-ar fi soldat cu o oprire, dar sub presiunea de a pune uzina în funcțiune, managerul uzinei Fercleve nu a avut de ales decât să continue. Planta a produs doar 4,8 kg (0,82% uraniu-235) în octombrie. Scurgerile au limitat producția și au oprit forțat în următoarele câteva luni, dar în iunie 1945 a produs 5.770 kg. În funcționare normală, s-a extras 1 lire (0,45 kg) de produs din fiecare circuit la fiecare 285 de minute. Cu patru circuite pe rack, fiecare rack ar putea produce 9,1 kg pe zi. Până în martie 1945, toate cele 21 de rafturi de producție funcționau. Inițial, producția S-50 a fost alimentată în Y-12, dar începând din martie 1945 toate cele trei procese de îmbogățire au fost rulate în serie. S-50 a devenit prima etapă, îmbogățind de la 0,71% la 0,89%. Acest material a fost alimentat în procesul de difuzie gazoasă din planta K-25, care a produs un produs îmbogățit cu aproximativ 23%. Acesta a fost, la rândul său, alimentat în Y-12, care l-a mărit la aproximativ 89%, suficient pentru armele nucleare. Producția totală S-50 a fost de 56.504 lire (25.630 kg). S-a estimat că fabrica S-50 a accelerat producția de uraniu îmbogățit folosit în bomba Little Boy folosită la bombardamentul atomic din Hiroshima cu o săptămână. „Dacă aș fi apreciat posibilitățile de difuzie termică”, a scris mai târziu Groves, „am fi mers mai departe cu ea mult mai devreme, am fi luat un pic mai mult timp în proiectarea plantei și am fi făcut-o mult mai mare și mai bună. producția U-235 în iunie și iulie 1945 ar fi fost apreciabilă. "

Zona S-50, cu privirea spre râul Clinch. Nouă instalație de abur și rezervoarele de stocare a petrolului

Ani postbelici

La scurt timp după încheierea războiului, în august 1945, locotenent-colonelul Arthur V. Peterson , ofițerul din districtul Manhattan cu responsabilitatea generală pentru producția de material fisionabil , a recomandat ca uzina S-50 să fie plasată în stand-by. Districtul Manhattan a ordonat închiderea fabricii la 4 septembrie 1945. A fost singura instalație de difuzie termică lichidă la scară de producție construită vreodată, dar eficiența sa nu a putut concura cu cea a unei instalații de difuzie gazoasă. Coloanele au fost golite și curățate și toți angajații au primit o notificare de două săptămâni cu privire la încetarea imediată a angajării . Toată producția a încetat până la 9 septembrie, iar ultima alimentare cu hexafluorură de uraniu a fost expediată la K-25 pentru procesare. Concedierile au început pe 18 septembrie. În acest moment, demisiunile voluntare au redus salariul Fercleve de la vârful său de 1.600 de muncitori la război la aproximativ 900. Doar 241 au rămas la sfârșitul lunii septembrie. Contractul Fercleve a fost reziliat la 31 octombrie, iar responsabilitatea pentru clădirile fabricii S-50 a fost transferată biroului K-25. Fercleve a concediat ultimii angajați la 16 februarie 1946.

Începând cu luna mai 1946, S-50 de clădiri de plante au fost utilizate, nu ca o unitate de producție, ci de către statele Forțelor Armate Aeriene Unite " Energia nucleară pentru propulsia aeronavei (ANPM) proiectului. Fairchild Aircraft a efectuat acolo o serie de experimente care implică beriliu . Muncitorii au fabricat, de asemenea, blocuri de uraniu îmbogățit și grafit . NEPA a funcționat până în mai 1951, când a fost înlocuit de Comisia mixtă pentru energie atomică - proiectul de propulsie nucleară a aeronavelor din forța aeriană a Statelor Unite . Fabrica S-50 a fost dezasamblată la sfârșitul anilor 1940. Echipamentul a fost dus în zona centralei K-25, unde a fost depozitat înainte de a fi salvat sau îngropat.

Note

Referințe

linkuri externe

• „Marina și difuzia termică” . Departamentul Energiei al Statelor Unite . Adus la 7 decembrie 2016 .
• „Muzeul virtual K-25 - Turul site-ului” . Departamentul Energiei al Statelor Unite . Adus la 10 decembrie 2016 .