Jadrová energia - Prvý jadrový reaktor zostrojený človekom – A) Spoločenské pozadie

Autor: Marian Nanias | 21.2.2018 o 16:10 | Karma článku: 1,66 | Prečítané:  746x

Prvý jadrový reaktor zostrojený človekom bol postavený zo strachu! Vedci, ktorí sa zaoberali fyzikou a chémiou atómu pochopili, že v stave výsledkov výskumu by sa prví k jadrovej zbrani mohli dostať nacisti pod vedením Hitlera!

Jadrová energia - Prvý jadrový reaktor zostrojený človekom – A) Spoločensko politické pozadie.

Prvý jadrový reaktor na zemi zostrojený človekom bol postavený zo strachu! Vedci, ktorí sa zaoberali fyzikou a chémiou atómu pochopili, že v stave výsledkov výskumu by sa prví k jadrovej zbrani mohli dostať nacisti pod vedením Hitlera.

Malý úvod:

Koncom 19 a začiatkom 20 storočia hrali prím vo vedeckom bádaní štiepenia atómu hlavne európski vedci. Francúz Henri Becquerel objavil v roku 1896 rádioaktivitu a že všetky zlúčeniny uránu sú rádioaktívne. O dva roky nato objavili francúzski vedci Pierre a Marie Curie prvok Rádium, umožňujúc ďalšie výskumy v oblasti jadrovej fyziky a chémie. O 4 roky nato v roku 1902 prišiel s teóriou rádioaktívneho rozpadu fyzik z Nového Zélandu žijúci vo Veľkej Británii Ernest Rutherford, a v roku 1911 objavil atómové jadro. Na tomto princípe zase Dán Niels Bohr v roku 1913 navrhol teóriu stavby atómu. Ale až skoro o dvadsať rokov (v r. 1932) objavil Angličan James Chadwick neutrón! Tieto (neutróny) v roku 1934 použil Talian Enrico Fermi po prvý krát na bombardovanie atómového jadra. Prvý, kto rozoznal, a aj popísal reťazovú reakciu (a aj princíp atómovej bomby) v roku 1936 bol Maďar Leó Szilárd, ktorý si ju dal dokonca aj patentovať. O rok nato Francúzka Iréne Joliot-Curie došla na delenie uránu pôsobením práve pomalých neutrónov. Na týchto výsledkoch urobili v Berlíne úspešný experiment pod vedením nemeckých vedcov Otta Hahna a Fritz Strassmanna. Atómová fyzika v tých časoch rýchlo napredovala a skupine sa podarilo experimentálne rozštiepiť jadrá uránu ich bombardovaním pomocou neutrónov, pričom sa uvoľnilo veľké množstvo energie. Hahnova asistentka Nemka Lise Meitner úplne presne pochopila a vysvetlila súvislosti tých pokusov spolu s jej synovcom Otto Frischom, ktorý v tom čase pracoval u Nielsa Bohra. Oni dvaja ako prví zaviedli spoločne zaviedli termín „delenie jadra“ (ako analógiu k deleniu buniek v biológii) a vytvorili obraz o delení jadra uránu. Ukázali, že jadro uránu predstavuje nestabilný útvar, pripravený na delenie už aj pri menších podnetoch a že pri jeho delení sú vzniknuté časti ľahšie asi o jednu pätinu hmotnosti protónu. Otto Frisch overil výsledok pokusov opäť  v Kodani a opäť ich aj správne interpretoval, že rozdelením jadra uránu po prijatí neutrónu sa uvoľní obrovské množstvo energie, pričom vzniká ďalší jadrový  rozpad. Potom to chytilo rýchly spád – už o pár dní nezávisle od seba zopakovali fakticky tieto isté pokusy predchádzajúcich vedcov aj Enrico Fermi ako aj Frédéric Joliot-Curie a získali úplne rovnaké výsledky! Tieto boli šokujúce hlavne po ich uverejnení začiatkom roku 1939. Situácia bola veľmi vážna – v Nemecku boli pri moci Nacisti s Hitlerom, v Taliansku Fašisti s Mussolinim, a v Španielsku Nacionalisti s Francom, ktorí všetci chceli ovládnuť svet.

Výskum v USA

Niels Bohr pochopil, že Meitnerová a Frisch podali správny výklad Hahnových pokusov. V januári 1939 odišiel Bohr na kratší pobyt do Spojených štátov a uvedomoval si, že vo fyzike došlo k udalosti veľkého významu. V USA sa v tom čase štiepením atómov zaoberali hlavne americkí vedci pôsobiaci na Kolumbijskej univerzite v New Yorku, medzi ktorých však patrili aj emigranti z Európy ako Enrico Fermi, Leó Szilárd, Walter Zinn a Herbert Anderson. Enrico Fermi a Leó Szilárd, potrebovali iba pár týždňov, kým sformulovali poznatky: atóm uránu je možné rozštiepiť na dve časti, pričom sa uvoľní obrovské množstvo energie a v procese tohoto štiepenia vznikajú neutróny, ktoré môžu následne rozštiepiť ďalšie jadrá uránu a umožňujú tak vzniku reťazovej reakcie. Niektorým vedcom bolo už v tom čase zrejmé, že využitie štiepenia atómov môže viesť k skonštruovaniu extra účinných zbraní. Szilárd navrhol, aby fyzici okamžite prestali zverejňovať svoje štúdie z oblasti jadrového výskumu. Vedci však s takouto iniciatívou nesúhlasili, zvlášť Enrico Fermi nie, ktorý emigroval do USA z Talianska kvôli nástupu fašizmu k moci a kvôli silnej cenzúre na tamojších univerzitách. Odpor vedcov bol samozrejmý, veď ich cieľom bolo práve publikovanie nových poznatkov. V roku 1939 sa vedci na celom svete už mohli opierať o ďalšie významné teoretické aj experimentálne objavy v jadrovej fyzike. Prvým problémom sa ukázal byť samotný urán. Ľahko štiepiteľný bol len izotop U-235, ktorý však tvorí priemerne len 0,7% podiel v prírode sa vyskytujúcich izotopov. Na výrobu atómovej bomby bolo potreba zvýšiť jeho koncentráciu na viac ako 90 %. Problém sa podarilo vyriešiť Výskumnému laboratóriu vojnového námorníctva USA, kde vedci Ross Gunn a Philip Abelson objavili účinnú a jednoduchú metódu separácie. Aj keď všetky tieto objavy vyvolali vo svete fyziky senzáciu, mnoho ľudí začalo mať aj obavy z možného využitia atómovej energie na vojenské účely.

Americká tlač už začala dokonca verejne písať o atómovej bombe.

Najviac znepokojení však boli vedci = emigranti. Mnohí z nich odišli do USA najmä kvôli vzrastajúcej moci Nacistov v Nemecku a kvôli antisemitizmu v celej Európe. Dva dni po začatí okupácie Čiech a Moravy nemeckými vojskami, informoval Fermi na schôdzke v budove Ministerstva vojnového námorníctva vo Washingtone o úspešnom berlínskom experimente Otto Hahna a jeho spolupracovníkov. Bol tam aj admirál Hooper, zástupca riaditeľa námorníctva pre techniku. Americkí vojaci si však vtedy ešte dostatočne neuvedomovali možnú hrozbu so strany Nemecka, v ktorom došlo k mnohým objavom na poli jadrovej fyziky a ktoré disponovalo dostatočnými nielen materiálnymi aj ľudskými zdrojmi na zostrojenie atómovej bomby. V lete roku 1939 prišiel do USA aj Werner Heisenberg spolu s niekoľkými kolegami z Nemecka, s ktorými sa mali zúčastniť na turné po amerických univerzitách. Heisenberg sa stretol s Fermim a aj s dekanom fyzikálnej fakulty na Kolumbijskej univerzite, ktorý mu ponúkol miesto stáleho profesora na univerzite. Aj keď Heisenberg nebol presvedčený nacista, ponuku odmietol a vrátil sa do Nemecka, kde bol počas druhej svetovej vojny hlavnou osobou nemeckého uránového projektu. Heisenberg až po skončení vojny prehlásil, že "v lete 1939 mohlo ešte dvanásť ľudí zabrániť výrobe atómových bômb-keby sa navzájom dohodli".

Poradný výbor pre urán

Koncom leta 1939 sa Leó Szilárd spolu s Eugenom Wignerom a Edwardom Tellerom zhodli, že najlepšie by bolo na celú situáciu okolo reťazových reakcií a ich využitia upozorniť niektorého z vplyvných amerických politikov.

Napísali list ktorý bol podpísaný Albertom Einsteinom (v tom čase asi najpopulárnejším fyzikom v USA a ktorý bol tiež známym pacifistom) priamo prezidentovi Franklinovi D. Rooseveltovi.

Ten ho dostal až 11. októbra, kedy už v Európe vyše mesiac prebiehala druhá svetová vojna. Upozornili ho v ňom na možnosť zostrojenia „výnimočne silných bômb nového typu“. Prezidenta zo začiatku list vedcov príliš nepresvedčil, ale na druhý deň sa rozhodol konať a prikázal riaditeľovi Úradu pre normalizáciu Lymanovi Briggsovi aby v čo najkratšom čase vypracovali správu o perspektívach využitia jadrových vlastností uránu a dal zriadiť Poradný výbor pre urán (prezývaný aj Uránový výbor).  Výbor už 1 novembra predložil prezidentovi správu prezidentovi, kde poukázal na reálnu možnosť využitia atómovej energie a tiež na možnosť výroby atómovej bomby.  Krátko nato bolo zistené, že v Nemecku už boli výskumom uránu poverení pracovníci Fyzikálneho ústavu Spoločnosti cisára Wilhelma. Na výbore sa prerokovala aj otázka, ako celý výskum v USA podporiť a ako ho aj lepšie zorganizovať. Zvláštna poradná skupina pri Úrade pre normalizáciu, zvážila celkovú situáciu okolo uránového výskumu a žiadali aby Uránový výbor získal prostriedky pre výskum.

Onedlho nato bol vytvorený Výskumný výbor národnej obrany (NDRC) a prezident Roosevelt nariadil, aby bol Uránový výbor premenený na podvýbor Výskumného výboru národnej obrany, ale k tomuto výboru už nebol prizvaný ani jeden cudzinec!

V lete roku 1940 požiadali fyzici pôsobiaci na Kolumbijskej univerzite na ďalšie výskumy  dovtedy nepredstaviteľnú sumu 140 000 dolárov. Do novembra 1941 však stál výskum už okolo 300 000 dolárov. V tomto období sa celý atómový projekt označoval ako S 1 NDRC. Briggs na jar v roku 1941 požiadal o zriadenie informačného výboru. Nový výbor vznikol pri Americkej Národnej Akadémii Vied a v jeho čele stál Arthur H. Compton (Vrátime sa k nemu v závere druhého článku). Tento výbor mal ohodnotiť vojenský význam uránového projektu a stanoviť výšku prostriedkov potrebných na jeho výskum. Po preskúmaní celého problému v Národnej Akadémii dospeli  k záveru, že celý výskum je potrebné značne urýchliť. Názor predložili Rooseveltovi, ktorý súhlasil, že výskum je potrebné jednak rozšíriť a získať preň zvláštne zdroje, a že je potrebné uskutočniť aj podrobnú výmenu informácií s Angličanmi, ktorý vo svojom výskume už tiež značne pokročili.

Pre ďalšie smerovanie uránového výskumu mali veľký vplyv dva dôležité závery:

1. - Nebezpečenstvo spojené s výrobou atómových bômb pre využitie v súčasnej vojne je dostatočné k tomu, aby bolo zdôvodnené obrovské úsilie potrebné k ich vývoju;

2. - Uránová sekcia NDRC neplní tie funkcie, ktoré jej boli zverené.

S týmito závermi sa stotožnil aj prezident Roosevelt a v Bielom dome sa zišli spolu s ním aj viceprezident, minister obrany, náčelník generálneho štábu, Vannevar Bush a jeho zástupca James Conant, aby prvýkrát na najvyššej politickej úrovni USA prerokovali otázky týkajúce sa atómovej energie.

Následne došlo aj k reorganizácii vedenia sekcie S 1. Zástupcom Briggsa sa stal G.Pegram a členom vedenia sa stal Conant a boli vymenovaný aj nový zmocnenci pre nové úlohy – Arthur Comton, Ernest Lawrence a Harold Urey.

Získanie Plutónia

V roku 1941 vo svojich výskumoch už značne pokročili aj vedci. Skupine chemikov a fyzikov vedenej Glennom Seaborgom a Edwardom McMillanom sa podarilo 6. marca 1941 premeniť jeden chemický prvok na iný. podarilo sa im získať neznámy prvok číslo 94, ktorý bol pozdejšie nazvaný Plutónium bombardovaním U-238 neutrónmi. Týmto pokusom sa otvoril úplne nový pohľad na štiepenie atómov. Z jednej tony prírodného uránu sa dali separáciou vyrobiť 4 kg U-235, ale reťazovou reakciou neutrónov s uránom mohli získať 0,60 kg plutónia, ktoré ma vynikajúce explozívne účinky. A bol to prvý experimentálny dôkaz, že USA sú schopné vyrobiť atómovú bombu z plutónia ešte pred koncom vojny, aj keď neskoršie výpočty a skúsenosti tieto údaje upravili na 7 kg uránu. 11. júna 1941 sa vedci dostali bližšie aj k skonštruovaniu uránovej bomby. Ernestovi Lawrenceovi sa podarilo spolu so svojimi spolupracovníkmi na vlastnoručne vyrobenom separátore v Radiačnom laboratóriu vyrobiť elektromagnetickou metódou tisíckrát viac U-235 ako klasickým spôsobom. Na tomto výsledku mal veľký podiel aj Robert Oppenheimer.

Japonský útok na Pearl Harbour

Dňa 6. decembra 1941 zasadla vládna komisia, ktorá mala rozhodnúť o reorganizácii S 1. O deň neskôr však Japonská cisárska armáda prepadla ich americkú vojenskú základňu v Pearl Harbour v Tichomorí a tak v myslení politických aj vojenských predstaviteľov nastal zásadný zlom v pohľade na celú situáciu a USA priamo vstúpili do druhej svetovej vojny.

Projekt Manhattan

17. júna 1942 predložili prezidentovi Rooseveltovi správu o možnostiach atómových zbraní. Poukazovali na štyri cesty na získanie štiepnych materiálov.

V prípade uránu to mohla byť metóda difúzneho, elektromagnetického, alebo centrifugálneho delenia izotopov. Plutónium mohlo byť získavané reťazovou reakciou.

V tom čase však ani vedci pracujúci na jednotlivých výskumoch ešte nevedeli, ktorá metóda by bola najúčinnejšia a zároveň najrýchlejšia.

Najdôležitejšie rozhodnutie však bolo, že celý projekt už nebude pod správou vedcov, ale že ho bude riadiť priamo armáda. Ministerstvo obrany vymenovalo 18. júla za veliteľa atómových výskumov plukovníka ženijnej služby Jamesa C. Marshalla. Podľa sídla jeho štábu v newyorskej štvrti Manhattan vzniká aj nové označenie projektu – Projekt Manhattan.

Nový útvar dostal krycí názov Projekt DSM, (Development of Substitute Materials-Vývoj náhradných hmôt). Riaditeľom celého projektu bol menovaný brigádny generál ženijných vojsk Leslie Groves a plukovník Marshall získal funkciu hlavného inžiniera.

Pokračovanie v ďalšom článku....

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

KOMENTÁR PETRA SCHUTZA

Lajčák sa prvýkrát za niečo postavil

Žeby Lajčák našiel hodnoty?

DOMOV

Okolo protestov sa objavujú spravodajské hry

Polícia prešetruje postup šéfa NAKA.

TECH

Jediné zviera na svete má výkaly v tvare kocky. Vedci zistili prečo

Je dôležité, aby sa výkaly neskotúľali.


Už ste čítali?