211service.com
Kodolvēstures gabals atdzīvojas
Grečena Ertla
Tas bija paslēpies redzamā vietā MIT kodolreaktora laboratorijas sānu telpā, pārklāts ar plānu metāla paneļu kārtu, kas lika tam izskatīties kā liela izmēra uzglabāšanas skapis. Bet šajā vienkāršajā metāla kastē bija nozīmīgs vēstures gabals un potenciāls ieguvums MIT pētniecības un izglītības programmām kodolinženierijā.
Kastē bija eksponenciāla grafīta kaudze — mazāka mēroga ierīces fiziķa Enriko Fermi versija, kas uzbūvēta zem Čikāgas Universitātes futbola stadiona tribīnēm, lai uzsāktu atomu laikmetu. Fermi 1942. gada eksperimentā tika izmantots grafīts, lai palēninātu neitronus, kas izplūst no starojuma avota, vairāk nekā par miljonu. Tas lika viņiem mijiedarboties ar atomiem urāna stieņos, kas ievietoti kaudzē, aizsākot pasaulē pirmo kontrolēto kodola skaldīšanas ķēdes reakciju. Tas pierādīja teorijas, kas noveda pie pirmās atombumbas un neilgi pēc tam arī pirmajiem kodolreaktoriem.
Nākamajos gados, kad kara laika pētījumu noslēpums tika atcelts, universitātes un pētniecības laboratorijas visā valstī steidzās veidot savas grafīta kaudzes — mazākas versijas, kas neradītu ķēdes reakcijas, bet varētu veicināt pētniecību šajā topošajā tehnoloģijā. Tika uzbūvēti vismaz 25, saka Kords Smits, NUE '79, SM '79, PhD '80, MIT KEPCO kodolzinātņu un inženierzinātņu prakses profesors. Taču līdz 20. gadsimta 60. gadu sākumam kodolenerģijas nozare bija stingri apņēmusies izmantot citu pieeju skaldīšanas reaktoru projektēšanai, izmantojot parasto ūdeni vai smago ūdeni (izgatavots no skābekļa un deitērija, smagā ūdeņraža formas), nevis grafītu, lai palēninātu neitronu un atvieglotu skaldīšanu. Dažu gadu laikā lielākā daļa atlikušo grafīta kaudžu tika izjaukta vai naftalizēta.
MIT bija viens no pirmajiem, kas uzbūvēja grafīta kaudzi 1957. gadā, un šī ierīce bija lielākā, kas tika uzbūvēta pēc Fermi, uz pusi platāka nekā oriģināls. Tas tika slēgts tāpat kā citi, acīmredzot 60. gadu sākumā, un tur tas sēdēja, aizmirsts, līdz profesors Maikls Šorts no NSE domāja, kas atrodas noslēpumainajā kastē.
Bija grūti noticēt, ka es nezināju par šīs unikālās ierīces esamību, neskatoties uz to, ka studēju kodolzinātnēs un inženierzinātnēs kā students un biju uzturējusi ilgstošu saikni ar NSE, saka Smits, kurš šajā nodaļā pasniedz kopš 2011. gada. Taču, tiklīdz viņš uzzināja, ka tas tur ir, viņš sāka strādāt ar plāniem to atjaunot — daļēji tāpēc, ka, 1970. gados Kanzasas štatā izmantojot vienu, viņš zināja, cik tas varētu būt noderīgs pētniecībai un izglītībai, un daļēji. lai atzīmētu Fermi eksperimenta 75. gadadienu.
Ierīce būtībā ir liela kuba formas bloku kaudze, kas izgatavota no tīra grafīta — tāda paša materiāla, kas atrodams zīmuļa svinā — ar izurbtiem caurumiem, lai varētu ievietot urāna stieņus. Izgatavoti no dabīgā, nebagātināta urāna, tie izstaro tik zemu starojuma līmeni, ka ar tiem var droši rīkoties ar kailām rokām, saka Smits, ko Fermi un viņa līdzstrādnieki izdarīja 1942. gadā.
Tomēr tas nav tikai mazliet nostalģija vai muzeja priekšmets. Daudzas jaunākas reaktoru konstrukcijas, piemēram, oļu slāņa reaktori, kas izstrādāti tā, lai tie būtu droši un izturīgi pret kušanu, balstās uz urāna degvielas granulām ar grafīta pārklājumu. Taču mūsdienās ir ļoti maz vietu, kur veikt fundamentālus pētījumus par grafīta uzvedību kodola skaldīšanas vidē.
MIT grafīta kaudze, kas izgatavota no 30 tonnām tīra grafīta ķieģeļu un 2,5 tonnām urāna, tagad ir atgriezta darba stāvoklī, un NSE dalībnieki veica svinīgu Fermi vēsturiskā eksperimenta atjaunošanu tieši notikuma 75. gadadienas brīdī. 2017. gada 2. decembrī. Tas iezīmēja kaudzes jaunās dzīves sākumu.
Lai gan eksperimentiem lielākajās valsts kodolpētniecības iekārtās ir nepieciešama plānošana un stingri pielietošanas procesi, studenti dažu dienu laikā varēs izveidot, pārbaudīt un iegūt rezultātus no eksperimentiem grafīta kaudzē, saka Smits. Tas viņiem arī sniegs praktisku pieredzi reaktora darbībā.
Maijā studentiem bija paredzēts izmantot kaudzi, lai veiktu radiācijas mērījumus in situ; rudenī to izmantos divi NSE kursi. Studentu satraukums ir milzīgs, Smits saka: Viņi visi vēlas paši ielādēt degvielu!