शिकागो पाइल-1: एनरिको फर्मी और परमाणु युग (परमाणु शक्ति)

परमाणु ऊर्जा। 1942 के पतन में वे गए गुडइयर ग्राहक जो एक प्रकार का गर्म हवा का गुब्बारा चाहते थे, जैसे कि अमेरिकी कंपनी ने कुछ दशक पहले उत्पादन शुरू किया था और जिसका उपयोग एयरशिप के लिए भी किया जाता था। वे बस इसे किसी भी मामले में गोलाकार या गोल नहीं चाहते थे, लेकिन क्यूबिक थे।

ऐसा लगता है कि गुडइयर तकनीकें काफी स्टम्प्ड थीं। वे शायद सोचते थे कि "घन का गुब्बारा कैसे उड़ेगा?", शायद खरीदारों को अपना मन बदलने के लिए मनाने की कोशिश कर रहे थे। दरअसल, उन ग्राहकों को फ्लाइट की कोई परवाह नहीं थी। वास्तव में, वे शिकागो विश्वविद्यालय से आए थे और पहली श्रृंखला परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया के विकास के लिए एनरिको फर्मी के नेतृत्व में शीर्ष-गुप्त परियोजना पर काम किया, जिसे जाना जाता है शिकागो पाइल-1.

उनका मतलब उड़ना नहीं था ...

इसलिए, यह समझ में आता है कि वे अपनी खरीद के कारणों के बारे में बहुत अधिक विवरण नहीं दे सकते थे, न केवल उन्हें कभी आसमान से उड़ना नहीं पड़ता था, बल्कि वे आवरण के रूप में कार्य करने के लिए एक भूमिगत स्थान में बने रहते थे। इसमें लगभग 45.000 ग्रेफाइट ब्लॉक और यूरेनियम ऑक्साइड और धात्विक यूरेनियम के बीच 50 टन होते हैं जो ढेर बनाते हैं।

बैटरी जो ठीक 80 साल पहले परिचालन में आई थी। 15 दिसंबर, 25 को दोपहर 2:1942 बजे, इटली में रात 23:25 बजे, अमेरिकी फुटबॉल स्टेडियम के स्टैंड के नीचे स्थित एक प्रयोगशाला मेंया स्टैग फील्ड शिकागो विश्वविद्यालय से - उस समय उपयोग नहीं किया गया - दुनिया की ऊर्जा में महारत हासिल करना सीख रही थी नाभिकीय विक्षेप इतालवी भौतिक विज्ञानी के मौलिक योगदान के लिए धन्यवाद। तीन साल से भी कम समय के बाद, हिरोशिमा और नागासाकी के परमाणु बमों में उस ऊर्जा का दुखद रूप से दोहन किया जाएगा और, युद्ध के बाद, विखंडन रिएक्टरों में शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए जो आज दुनिया की बिजली का लगभग 10% उत्पादन करते हैं।

एनरिको फर्मी और अमेरिका का विचार

पहली नज़र में ऐसा लगता है कि एनरिको फर्मी ने पूरी तरह से संयुक्त राज्य अमेरिका में उतरने का फैसला किया वित्तपोषण का प्रश्न विश्वविद्यालयों और शोध संस्थानों को सम्मानित किया गया। निश्चित रूप से, XNUMXवीं सदी के भोर में, वैज्ञानिक दुनिया में हलचल मची हुई थी। समेकित, पहले दो दशकों में, क्या कहा जाता है पुराना क्वांटम सिद्धांत, 1920 के दशक के उत्तरार्ध से क्वांटम यांत्रिकी की अवधारणाएँ आकार ले रही थीं। एक के बाद एक वैज्ञानिक खोजें और मानव मन असीम रूप से छोटे की निर्मम जाँच में प्रक्षेपित हुआ।

एनरिको फर्मी द्वारा निर्देशित और सेग्रे, अमाल्डी, पोंटेकोर्वो, मेजराना, रासेटी, डी'ऑगोस्टिनो जैसे सहयोगियों के साथ, रोम के केंद्र में वाया पैनिसपर्ना संस्थान को अनुसंधान के उच्चतम स्तर पर प्रतिस्पर्धा जारी रखने के लिए बहुत महंगे उपकरण की आवश्यकता थी।. न्यूट्रॉन के साथ नाभिक पर बमबारी के सही अंतर्ज्ञान के साथ तत्वों की रेडियोधर्मिता की जांच करने के लिए एक कण त्वरक की आवश्यकता होती है जो उन्हें पर्याप्त ऊर्जा और उच्च तीव्रता के बीम में उत्पन्न करने में सक्षम हो।

यह सब कृत्रिम रेडियोधर्मिता से शुरू हुआ

2 दिसंबर के परिणाम की ओर ले जाने वाली वैज्ञानिक प्रक्रिया कुछ पंद्रह साल पहले 1926 में रोम विश्वविद्यालय द्वारा सैद्धांतिक भौतिकी की पहली इतालवी कुर्सी पर फर्मी के दीक्षांत समारोह के साथ शुरू हुई थी। वहां फर्मी ने वाया पनीस्परना लड़कों के समूह को जन्म दिया और परमाणु भौतिकी पर अपने शोध का निर्देशन किया, जो वहां कई यूरोपीय भौतिकविदों के काम के कारण उभर रहा था। इरने क्यूरी और फ्रेडरिक जूलियट द्वारा कृत्रिम रेडियोधर्मिता की खोज से प्रेरित होकर, फर्मी ने 1930 के दशक के मध्य में नवीन प्रयोगों की एक श्रृंखला की, जिसने उन्हें 1938 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार दिया। एक वर्ष जो दो घटनाओं के साथ समाप्त हुआ जो सहायक रहे होंगे। 80 साल पहले शिकागो में क्या हुआ था।

ऐतिहासिक संदर्भ

राज्य द्वारा संस्थान को दी गई महत्वपूर्ण धनराशि के बावजूद, इसने उन्हें वाया पनीस्परना से लड़कों के उद्देश्यों के अनुरूप कण त्वरक प्राप्त करने की अनुमति नहीं दी. राज्य, वास्तव में। क्योंकि 30 के इतालवी समाजशास्त्रीय पदचिह्न की उपेक्षा करना एक बहुत ही गंभीर तार्किक त्रुटि होगी। प्रथम विश्व युद्ध से तबाह हुए इटली में पिछले दशक में बेनिटो मुसोलिनी के नेतृत्व में प्रतिक्रियावादी आंदोलन द्वारा चरमपंथी विराम समाप्त हो गया।

1933 में क्रोधित जर्मनी में सत्ता हथियाने के बाद एडॉल्फ हिटलर की नेशनल सोशलिस्ट जर्मन वर्कर्स पार्टी के साथ राष्ट्रीय फ़ासिस्ट पार्टी का निर्विवाद प्रभुत्व और वैचारिक संबंध। नए तानाशाहों की परियोजनाएं। यह यूरोपीय सेटिंग है जहां विज्ञान रेगिस्तान में एक गिरजाघर की तरह खड़ा है। एनरिको फर्मी के लिए, 1938 में नस्लीय कानूनों की घोषणा, ऊंट की पीठ को तोड़ने वाला तिनका था, जिसमें उनकी यहूदी पत्नी लॉरा कैपोन, उन लोगों में शामिल थीं, जो सीधे प्रभावित हुए थे।.

क्रिसमस की पूर्व संध्या, यात्रा करने के लिए महत्वपूर्ण दिन

क्रिसमस की पूर्व संध्या पर, फर्मी और उनके परिवार ने संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए फ्रेंकोनिया लाइनर को अपनाया, फासीवाद के नस्लीय कानूनों द्वारा इटली छोड़ने के लिए मजबूर किया गया। एक जहाज, जो द्वितीय विश्व युद्ध के अशांत जल के माध्यम से कई बार रवाना हुआ: संयुक्त राज्य अमेरिका में भौतिक विज्ञानी को लाना जो मैनहट्टन परियोजना के नायकों में से एक रहा होगा, ब्रिटिश सैनिकों को विभिन्न युद्ध मोर्चों पर ले जाना और 1945 में याल्टा वार्ता के दौरान चर्चिल और ब्रिटिश प्रतिनिधिमंडल की मेजबानी करना। और हमेशा क्रिसमस की अवधि के दौरान, शानदार ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी लिस मीटनर, जो यहूदी होने के नाते, जर्मनी से स्वीडन भागना पड़ा।

एनरिको फर्मी, लौरा और नील्स बोह्र 2 जनवरी, 1939 को न्यूयॉर्क पहुंचे। इस प्रकार कोलंबिया विश्वविद्यालय के साथ सहयोग शुरू हुआ जहां फर्मी परमाणु अनुसंधान दल के हिस्से के रूप में काम करेंगे। पीछे भारी तत्वों के विखंडनीय और/या विखंडनीय प्रकृति पर जर्मन ओ. हैन और एफ. स्ट्रैसमैन की खोज, फर्मी ने यूरेनियम के विभिन्न समस्थानिकों की विखंडन प्रतिक्रियाओं में न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्था के अध्ययन में पूरी तरह से शुरुआत की।

परमाणु ढेर

फर्मी ने परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला होने की संभावना के बारे में 1933 में L.Szilard द्वारा उठाई गई परिकल्पना की पुष्टि की। आइसोटोप यू का विखंडन ²³⁵ यह 2,8 k eV और 10 MeV के बीच औसतन 10 तेज़ न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है। मॉडरेटर कोर के साथ टकराव पर गर्मी अपव्यय के माध्यम से उचित रूप से थर्मलाइज्ड (धीमा), अन्य यू कोर के विखंडन की संभावना बढ़ जाती है ²³⁵. भविष्य के लेख के लिए परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं की गतिशीलता के अध्ययन को स्थगित करते हुए, यहां यह बताना पर्याप्त होगा कि शोधकर्ताओं के पास एक ऐसी बैटरी बनाने की संभावना थी जो आत्मनिर्भर प्रतिक्रियाओं की ऐसी श्रृंखलाओं को रखेगी।

एक परमाणु प्रतिक्रिया, जिसने एक सामान्य रासायनिक दहन प्रतिक्रिया की तुलना में, लगभग 10 मिलियन गुना अधिक ऊर्जा जारी की और जिसकी सैन्य क्षमता को संयुक्त राज्य अमेरिका और नाजी जर्मनी दोनों में तुरंत महसूस किया गया। फर्मी के अंतर्ज्ञान के लिए भी धन्यवाद, अमेरिकी कार्यक्रम बहुत तेजी से आगे बढ़ा और एक मौलिक चरण ठीक परमाणु बैटरी का विकास था।

वास्तव में, यह एक आर होता हैपरमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया. यूरेनियम नाभिक का विखंडन इसके साथ एक न्यूट्रॉन की टक्कर से प्रेरित होता है। यूरेनियम के क्षय से हल्के नाभिक और अधिक न्यूट्रॉन पैदा होते हैं, औसतन दो और तीन के बीच। जब पर्याप्त मात्रा में यूरेनियम एक सीमित स्थान में केंद्रित होता है, तो महत्वपूर्ण परिस्थितियों तक पहुंचा जा सकता है, जहां प्रत्येक विखंडन प्रतिक्रिया के लिए, औसतन कम से कम एक न्यूट्रॉन का उत्पादन एक और विखंडन का कारण बनता है। क्रिटिकलिटी के स्तर पर निर्भर करते हुए, प्रक्रिया आत्मनिर्भर हो सकती है और नियंत्रित तरीके से ऊर्जा का उत्पादन कर सकती है - जैसा कि सिविल रिएक्टरों में होता है - या तेजी से बढ़ता है और अचानक भारी शक्ति जारी करता है, जैसा कि परमाणु उपकरणों में होता है।

शिकागो-स्टैक 1, परमाणु ऊर्जा

ढेर में 5,6 टन यूरेनियम धातु और 36 टन यूरेनियम ऑक्साइड छर्रों का समावेश था। इन्हें मध्यम और संरचनात्मक कार्यों के साथ 350 टन ग्रेफाइट ब्लॉकों के साथ वैकल्पिक किया गया था। प्रतिक्रिया को नियंत्रित करने और एक महत्वपूर्ण दृष्टिकोण प्राप्त करने का एकमात्र तरीका, जो आत्मनिर्भर प्रतिक्रिया की शुरुआत को इंगित करता है, ढेर में नियंत्रण छड़ की यात्रा को समायोजित करना है।

ढेर 2 दिसंबर, 1942 को परिचालन में चला गया। दोपहर में यह एक महत्वपूर्ण सेटिंग तक पहुंचता है और कुछ मिनट बाद सभी नियंत्रण छड़ों को फिर से लगाकर बंद हो जाता है।. द्वितीय विश्व युद्ध के दुखद वर्षों के उस ठंडे दिन पर, इतालवी नाविक नई दुनिया में पहुंचे. लेकिन अमेरिकी परमाणु वैज्ञानिक अनुसंधान के एपिडर्मिस के नीचे मैनहट्टन परियोजना छिपी हुई है।. इस प्रकार, बिजली के उत्पादन के लिए परमाणु ऊर्जा के नैतिक उपयोग के समानांतर, हम सैन्य परमाणु हथियारों में प्लूटोनियम के स्थिरीकरण को देख रहे हैं। उनमें से दो, छोटा बच्चा y मोटा आदमीउन्होंने पहले हिरोशिमा और फिर नागासाकी को धूल में मिला दिया।

इस खोज के लिए खुशी कि थोड़ी देर बाद एक त्रासदी बन गई

15 दिसंबर को 25:2 बजे, शिकागो पाइल -1 प्रक्रिया की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करते हुए, पूरी तरह से नियंत्रित तरीके से क्रांतिकता तक पहुंच गया। मौजूद भौतिकविदों में से एक यूजीन विग्नर ने फर्मी के इतालवी मूल का सम्मान करते हुए इस कार्यक्रम का जश्न मनाने के लिए चियान्टी की एक बोतल खोली। उनतालीस वैज्ञानिकों ने बोतल के स्ट्रॉ रैपर पर हस्ताक्षर किए, जो अभी भी शिकागो विश्वविद्यालय में रखा गया है। लेकिन - लियोना वुड्स के रूप में, एक भौतिक विज्ञानी जिसने परियोजना में भाग लिया और फिर एक तेईस वर्षीय छात्र, याद करते हैं - यह एक मूक टोस्ट था, क्योंकि, जैसा कि विग्नर ने खुद बाद में घोषित किया था, "हम जानते थे कि हम एक विशाल को मुक्त करने वाले हैं«। एक दैत्य जो कुछ ही वर्षों में हिरोशिमा और नागासाकी के विनाश की दुखद कीमत पर द्वितीय विश्व युद्ध को समाप्त कर देता।

विज्ञान दोष नहीं है, बल्कि मनुष्य है

2 दिसंबर, 1942 की एक वर्षगांठ, इसलिए अर्थ से भरी: एक महान वैज्ञानिक प्रयोग, जिसका समकालीन इतिहास पर व्यापक प्रभाव पड़ा है। इतिहास "अगर" के साथ नहीं बनाया जा सकता है, लेकिन यह संभावना है कि अगर संयुक्त राज्य अमेरिका ने शिकागो में ढेर का निर्माण नहीं किया होता, तो किसी समय नाजी जर्मनी सफल हो सकता था, दुनिया के लिए आसानी से कल्पना करने योग्य परिणाम।

पदार्थ के सबसे अंतरंग रहस्यों को प्रकट करना मानव बुद्धि और नायक की सबसे बड़ी उपलब्धियों में से एक रहा है सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकीXNUMXवीं शताब्दी में भौतिक विज्ञान द्वारा दुनिया की हमारी समझ में आई भारी क्रांति के बारे में। आज, परमाणु भौतिकी के लिए धन्यवाद, बीमारियाँ ठीक हो जाती हैं, मानव शरीर का पता लगाया जाता है, और बिना ग्रीनहाउस गैसों को छोड़े सिविल रिएक्टरों में विखंडन द्वारा बिजली का उत्पादन किया जाता है। यह विज्ञान के बारे में नहीं है, जिसने मानवता की भलाई के लिए भारी योगदान दिया है और देना जारी रखेगा और जो अक्सर शांति का साधन रहा है, बल्कि इसके परिणामों का उपयोग और जिम्मेदारी और विवेक की भावना के बारे में है इंसानियत को कभी फेल नहीं होना चाहिए।