Před 70 lety byl spuštěn první jaderný reaktor

Nukleárnímu reaktoru je letos 70 let. Do důchodu se však rozhodně nechystá. Právě naopak...

 

Jaderná energetika je dnes významnou součástí tzv. energetického mixu mnoha zemí. Její počátky odstartoval experiment, který proběhl v Chicagu na základě dřívějších teoretických prací a vědeckých výpočtů, aby prakticky potvrdil správnost těchto teorií a možnost získávat energii z atomu.
USA jsou po přepadení Perl Harboru Japonskem už téměř rok ve válce, a na Chicagské univerzitě se druhého prosincového dne v půl třetí odpoledne tamního času skupina vědců vedená Enricem Fermim chystá k experimentu, který změní dějiny. Za několik minut poté se poprvé v člověkem sestrojeném nukleárním zařízení, reaktoru CP-1 (Chicago Pile-1), rozběhla řízená štěpná řetězová reakce.
Experiment započal ráno, ale až v odpolední fázi v 15:36 reaktor dosáhl kritického stavu a začal samovolně zvyšovat svůj tepelný výkon. Po 17 minutách automatické zařízení pokus zastavilo přestože výkon reaktoru dosáhl špičkové hodnoty jen asi půl wattu, prokázal poprvé prakticky možnost provedení řízené štěpné řetězové reakce. Při dalším experimentu o 10 dnů později byl reaktor opět uveden do kritického stavu, pracoval 35 minut a dosáhl výkonu 200 W.
Zařízení mělo daleko do technické dokonalosti moderních jaderných reaktorů. Jejich pradědečkem byla „kostka“ z grafitových cihel s kostrou z dřevěných trámů, vybudovaná na univerzitním squashovém kurtu. Uvnitř byl uložen oxid přírodního uranu a několik kovových uranových slitků, to vše pod „ochranným“ baldachýnem, který dodala firma Goodyear. Pokusný reaktor nebyl opatřen chlazením ani prvky biologické ochrany. Jeho koncept připravil italský fyzik Enrico Fermi, jeden z řady špičkových evropských vědců, kteří uprchli z Evropy před nacistickým režimem a pracovali ve službách USA. Právě ten vypracoval teorii funkčního jaderného reaktoru složeného z kysličníků přírodního neobohaceného uranu (palivo) a grafitu (moderátor – zpomalovač), a připravil i projekt takového zařízení. Jádro aktivní zóny z vrstev grafitových cihel tvořily slitky kovového uranu, kolem jejího středu byly rozmístěny koule oxidu uraničitého. Štěpné palivo bylo rozmístěno ve středu reaktoru tak, aby vytvořilo kulovitou sféru o poloměru 3,7 m. Pro zpomalení neutronů byl vybrán vysoce čistý grafit - ke stavbě uranového milíře, jak pokusný reaktor fyzici nazývali, bylo připraveno 350 t tuhy v podobě volně poskládaných cihel, která udržovala pohromadě konstrukce z dřevěných trámů. 
K řízení průběhu štěpení uranu sloužily tyče z kadmia a oceli s přísadou boru, pohlcující pomalé neutrony. Zařízení bylo vybaveno i bezpečnostními prvky: automatickou nouzovou soustavou zastavení štěpných procesů v reaktoru včetně možnosti manuálního spuštění havarijní tyče v případě, že by samočinná ochrana selhala, a poblíž byly připraveny kanystry s rozpuštěnými solemi kadmia, které měla obsluha v případě nouze vylít do reaktoru.
V tehdejším experimentu ovšem ještě zdaleka nešlo o energetické využití potenciálu atomu, měl především prakticky prověřit průběh řízené štěpné řetězové reakce v uranu, a navázat na první pokusy s radioaktivními materiály z počátku 20. století. Průmyslový reaktor, sestrojený následně na základě prvotního pokusu, měl být především zdrojem neutronů pro jadernou přeměnu atomů uranu 238 na izotop plutonia 239, který by byl využitelný při konstrukci zbraně zcela nové generace: atomové bomby. Do konce války byly postaveny celkem tři atomové reaktory, výhradně pro vojenské účely, jejichž úkolem byla výroba štěpitelné nálože do atomové bomby.
 

 
Publikováno: 8. 2. 2013 | Počet zobrazení: 1413 článek mě zaujal 275
Zaujal Vás tento článek?
Ano