Reactia de fisiune nucleara în lant
Conceptul de reactie de fisiune nucleara în lant a fost dezvoltat de Leo Szilárd în 1933, pentru care a solicitat, în anul urmator, un patent de inventie. În 1 414b15e 936 Leo Szilárd a încercat sa obtina o reactie în lant folosind beriliu si indiu, dar a esuat.
Prima reactie nucleara în lant artificiala, autoîntretinuta, a fost initiata de Metallurgical Laboratory, condus de Enrico Fermi si Leo Szilárd, sub peluza stadionului Universitatii din Chicago, pe 2 Decembrie 1942, în cadrul Proiectului Manhattan.
Producerea în lant a reactiei de fisiune folosind uraniu drept combustibil nuclear este departe de a fi un lucru usor. Vechile reactoare nucleare nu au folosit uraniu îmbogatit si, prin urmare, a fost necesara utilizarea unei cantitati mari de grafit purificat pe post de material moderator de neutroni. Folosirea apei usoare (în opozitie cu apa grea) într-un reactor nuclear presupune utilizarea de combustibil îmbogatit, obtinut prin cresterea concentratiei de mai rar raspânditul izotop 235U din minereul natural, acesta din urma continând cu precadere izotopul 238U.
În mod normal, reactoarele nucleare presupun includerea, pe post de moderator de neutroni, a unor materiale extrem de pure chimic, cum ar fi: deuteriu (în apa grea), heliu, beriliu sau carbon sub forma de grafit. Înalta puritate este ceruta deoarece multe impuritati chimice, cum ar fi borul, sunt absorbanti puternici de neutroni si, astfel, o adevarata otrava pentru reactia în lant.
Mai urma sa fie rezolvata problema producerii unor astfel de materiale la scara industriala. Pâna în 1940, cantitatea de uraniu metalic produsa în SUA a fost de câteva grame si acestea de o puritate nesigura; la fel: câteva kilograme de beriliu metalic, câteva kilograme de apa grea si nici o cantitate de carbon cu puritatea ceruta de un moderator.
Problema producerii în cantitati mari a uraniului de puritate înalta a fost rezolvata de Frank Spedding folosind procese thermit (oxidarea aluminiului metalic). În 1942 Ames Laboratory a reusit sa produca o cantitate mare de uraniu natural (neîmbogatit) ce ar fi urmat sa fie folosit în cercetarile urmatoare. Succesul cu Chicago Pile-1, care folosea uraniu natural, la fel ca toate "pilele" atomice care produceau plutoniu pentru bomba atomica, se datora, de asemenea, rezultatelor lui Szilárd conform carora numai grafitul foarte pur putea fi folosit ca moderator în reactoarele cu uraniu natural.
În timpul celui de al doilea razboi mondial, în Germania, neîncrederea în calitatile grafitului foarte pur a condus la proiectarea unui reactor depinzând de apa grea, produsa în Norvegia, dar "interzisa" germanilor în urma atacurilor distrugatoare ale aliatilor. Aceste dificultati i-au împiedicat pe nazisti sa construiasca un reactor în timpul razboiului.
Fapt necunoscut pâna în anul 1972, când fizicianul francez Francis Perrin a descoperit Reactoarele Fosile de la Oklo, natura a luat-o înaintea omului în ceea ce priveste reactia de fisiune în lant a uraniului înca de acum 2 miliarde de ani. Acest proces a putut folosi ca moderator apa usoara deoarece acum 2 miliarde de ani uraniul natural a fost mult mai bogat în izotopi de 235U decât în zilele noastre.
|
