Первый в мире ядерный реактор запущен в 1942 году

Ядерный реактор, впервые запущенный 2 декабря 1942 года группой ученых под руководством Энрико Ферми, навсегда изменил наши представления об энергии атома.

Предпосылки создания ядерного реактора

В начале 20 века произошли важные открытия в области ядерной физики. В 1911 году Эрнест Резерфорд выдвинул планетарную модель атома. В 1932 году Джеймс Чедвик открыл нейтрон. А в 1938 году немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрассман впервые осуществили деление ядра урана.

Эти открытия позволили предположить, что при делении ядер урана может возникнуть самоподдерживающаяся цепная реакция с выделением большого количества энергии. Однако на практике осуществить такую реакцию оказалось непросто.

Уран имеет изотопы с массовыми числами 235 и 238. Только 235U является делящимся, в то время как 238U поглощает нейтроны, необходимые для поддержания цепной реакции.

Поэтому требовалось обогатить уран по изотопу 235U до нужной концентрации. Кроме того, необходимо было подобрать подходящий замедлитель нейтронов и геометрию активной зоны.

Исследования Энрико Ферми

В 1930-х годах итальянский физик Энрико Ферми активно занимался изучением свойств нейтронов и возможности осуществления цепной реакции.

• В 1934 году он предложил название нейтронам.
• В 1938 году получил Нобелевскую премию за работы по искусственному расщеплению ядер атомов.

После переезда в США Ферми возглавил группу физиков в Чикагском университете, которая начала работу над созданием ядерного реактора в 1942 году.

Строительство первого реактора

Местом для строительства реактора была выбрана большая скважина под трибунами стадиона Чикагского университета. В качестве замедлителя использовался графит, а топливом служил природный уран.

Конструкция реактора

Реактор Chicago Pile-1 (CP-1) представлял собой кучу из графитовых блоков в форме куба со стороной около 7 метров. Внутри конструкции были просверлены отверстия, куда поместили уран в виде стержней и блоков.

Такая конструкция позволяла замедлить быстрые нейтроны деления до тепловых энергий и поддерживать цепную реакцию за счет деления ²³⁵U.

Сборка реактора

Сборка реактора началась осенью 1942 года. Рабочие укладывали по чертежам кубические блоки из графита и просверливали в них отверстия для урана. Физики контролировали нейтронный фон.

2 декабря 1942 года конструкция реактора CP-1 была полностью готова к эксперименту по запуску первой в мире управляемой цепной ядерной реакции.

Хронология событий 2 декабря 1942 года

Утром 2 декабря 1942 года в здании стадиона Чикагского университета собрались ученые во главе с Энрико Ферми. Они начали последовательно удалять управляющие стержни из конструкции реактора CP-1.

К 12:35 по местному времени реактор достиг критического состояния. Началась первая в истории управляемая цепная ядерная реакция.

Ферми приказал вставить все управляющие стержни обратно, чтобы остановить реакцию. Затем стержни вновь по одному вынимались из реактора для проверки воспроизводимости эффекта. Реакция запускалась и останавливалась по команде несколько раз.

Демонстрация выделения энергии

Хотя реактор CP-1 работал на уровне всего 0,5 Вт, этого хватило, чтобы нагреться и начать испарять охлаждающую жидкость.

Так была продемонстрирована в принципиальном эксперименте возможность использования энергии атомного ядра в мирных целях.

Первый ядерный реактор проработал в течение 28 минут, после чего ученые полностью остановили реакцию.

Значение запуска первого реактора

Запуск первого в мире ядерного реактора 2 декабря 1942 года навсегда изменил представления человечества об энергетических возможностях атома.

• Была экспериментально доказана возможность управляемой цепной реакции.
• Продемонстрирован новый источник энергии.
• Открыт путь к созданию атомного оружия и мирному использованию атомной энергии.

Реактор Chicago Pile-1 запустил целую эпоху в истории науки и техники.

Дальнейшее развитие ядерной энергетики

После успешного эксперимента 2 декабря 1942 года начались интенсивные исследования и разработки в области ядерных реакторов.

1. В 1945 году США создали первую атомную бомбу на основе оружейного плутония, наработанного в ядерных реакторах.

2. В 1954 году в СССР была запущена первая в мире АЭС, а в 1956 году – первая промышленная АЭС в Великобритании.

3. К настоящему времени ядерная энергетика вырабатывает около 10% мировой электроэнергии.

Все это стало возможным благодаря пионерской работе Энрико Ферми и его коллег по созданию первого в истории ядерного реактора в 1942 году.