芝加哥1號堆
芝加哥1號堆（英語：Chicago Pile-1）是人類歷史上第一個核子反應爐，由恩里科·費米、利奧·西拉德等人在美國芝加哥大學建立，於1942年12月2日產生可控的鈾裂變鏈式反應，最初輸出功率為0.5瓦特，人類從此進入原子能時代。[1][2]
| 芝加哥1號堆 (CP-1) | |
|---|---|
 | |
| 反應堆原理 | 實驗用反應堆 (鈾/石墨) |
| 設計製造方 |  美國芝加哥冶金實驗室 |
| 運行方 | 1942年至1943年 |
| 目前狀態 | 已拆解 |
| 反應堆堆芯 | |
| 核燃料 (可裂變物質) | 天然鈾 |
| 燃料形態 | 固體 (芯塊) |
| 中子溫度 | 信息缺失 |
| 控制方式 | 控制棒 |
| 中子慢化劑 | 核應用級石墨 (磚塊) |
| 冷卻劑 | 無 |
| 反應堆用途 | |
| 主要用途 | 實驗 |
| 附註 | 世界上第一個人造核反應堆 |
芝加哥1號堆是美國曼哈頓計劃的一部分，其成功運轉為1945年7月16日美國的第一顆原子彈的成功爆炸（Trinity Test）奠基。[3]
歷史背景
編輯第二次世界大戰期間，芝加哥1號堆的研究項目屬於美國曼哈頓計畫的一部分，由阿瑟·康普頓所領導的芝加哥大學冶金實驗室負責，恩里科·費米為項目的實際領導。反應堆的具體位置位於芝加哥大學體育場Stagg Field的下方。
1942年12月2日，芝加哥1號堆內部成功產生可控的鈾核裂變鏈式反應、開啟了人類的原子能時代。恩里科·費米、阿瑟·康普頓、利奧·西拉德、尤金·維格納等等共49位科學家在現場見證了這一時刻。芝加哥1號堆的成功運轉為1945年7月16日美國第一顆原子彈的成功爆炸奠基。 [4][5]
技術參數
編輯
芝加哥1號堆最初的輸出功率為0.5瓦特，它由4萬多個石墨磚塊包圍着1萬9千片鈾核燃料構成。[4]費米將芝加哥1號堆的設備描述為「粗製的一堆黑色磚塊和木料（a crude pile of black bricks and wooden timbers）」。它是由大量石墨和鈾、鎘、銦和銀的「控制棒」，並且不像大多數隨後的核反應堆，它沒有輻射屏蔽或冷卻系統。
芝加哥1號堆於1943年停止運行，並被拆卸運輸到芝加哥紅門森林（Red Gate Woods），在那裡被重新組裝並安裝了防輻射系統，成為了「芝加哥2號堆」（Chicago Pile-2, CP-2），而芝加哥2號堆所在的位置就是後來著名的美國第一個國家實驗室阿貢國家實驗室所在地。[5]
儘管秘密存在了十年，但西拉德和費米共同為該設計申請了專利，最初的申請日為1944年12月19日，名稱是「中子反應堆 no. 2,708,656」（neutronic reactor no. 2,708,656）[6][7][8]。
後世紀念
編輯1967年，英國著名雕塑家亨利·摩爾設計製作的芝加哥1號堆紀念碑「核能（Nuclear Energy）」在芝加哥大學校園內建成，這個地點現在是一個美國國家歷史名勝和芝加哥地標。[9]
參考資料
編輯- ^ Chicago Pile 1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Argonne National Laboratory
- ^ Atoms Forge a Scientific Revolution （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Argonne National Laboratory
- ^ Chicago Pile-1. Atomic Heritage Foundation. [2019-08-24]. （原始內容存檔於2019-07-11） （英語）.
- ^ 4.0 4.1 AvenueChicago, The University of ChicagoEdward H. Levi Hall5801 South Ellis. How the first chain reaction changed science. The University of Chicago. [2019-08-24]. （原始內容存檔於2019-07-09） （英語）.
- ^ 5.0 5.1 The Chicago Pile 1 Pioneers - Reactors designed/built by Argonne National Laboratory. www.ne.anl.gov. [2019-08-24]. （原始內容存檔於2017-12-03）.
- ^ Enrico Fermi, Nuclear Fission, US Patent No. 2,708,656, Inducted in 1976. National Inventors Hall of Fame. [2019-10-06]. （原始內容存檔於2021-03-08）.
- ^ Leo Szilard, Nuclear Fission, US Patent No. 2,708,656, Inducted in 1996. National Inventors Hall of Fame. [2020-09-11]. （原始內容存檔於2021-02-26）.
- ^ Hogerton 1970，第4頁.
- ^ Nuclear Energy | UChicago Arts | The University of Chicago. arts.uchicago.edu. [2019-08-23]. （原始內容存檔於2021-02-01）.
- CP-1 Goes Critical Describes in detail the construction and activation of CP-1. US Department of Energy, Office of History and Heritage Resources.
- Photos of CP-1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） The University of Chicago Library Archive. Includes photos and sketches of CP-1.
- Video Showing the Met Lab, Fermi, and an active experiment using CP-1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- The First Pile （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 11 page story about CP-1
