Az 1930-as évek végére a fizikusok már elég sokat tudtak az atom szerkezetéről, és arról is, hogy az atomok bomlásakor hatalmas energia keletkezik. Sőt, Szilárd Leó már 1933-ban rájött, arra, hogy ha egy neutron egy atommagot eltalál, és az elhasadva két neutront is ki tud bocsátani, akkor láncreakció jöhet létre. A legenda szerint London egyik utcáján sétálva egy piros lámpánál megállva ötlött fel benne ez a gondolat. Barátai azonban cáfolták ezt a történetet mondván, hogy Szilárd sohasem szokott a piros lámpáknál megállni. Szilárd annyira megörült az ötletnek, hogy rögtön szabadalmaztatta is, és a láncreakció elvére építve még az atombomba elvét is megfogalmazta. Abban az időben azonban fogalma sem volt arról, hogy melyik elem képes ilyen láncreakció létrehozására.
Erre 1938-ban Otto Hahn és Fritz Strassmann német fizikusok jöttek rá, akik felfedezték az uránmag hasadását és felfedezésüket 1939. január 6-án a Die Naturwissenschaften című folyóiratban be is jelentették. A jelenségre pontos fizikai magyarázatot nem sokkal később Lise Meitner adott a Nature című folyóiratban. A hírt a dán fizikus Niels Bohr jutatta el az Egyesült Államokba, ahol a kísérleti fizikusok Enrico Fermi vezetésével megerősítették Hahn és Strassmann eredményeit. Ezután az események már gyorsan peregtek, nem éveket, hanem csupán hónapokat kellett az újabb jelentős eredményekre várni.
A történelem folyásának felgyorsításában jelentős szerepe volt Szilárd Leónak, aki egyetemi tanulmányait a berlini Műszaki Egyetemen folytatta és ott megismerkedett Albert Einsteinnel, aki tanára volt. A náci hatalomátvétel után mindketten kivándoroltak, Einstein az Egyesült Államokba, Szilárd először Angliába, majd az 1938-as Müncheni Egyezmény után, a háború előszelét és Anglia gyengeségét érezve az Egyesült Államokba.
1939 januárjában itt érte a hír, hogy Németországban felfedezték, hogy a neutrongazdag urán két könnyebb, feltehetően neutronszegényebb atommagra hasad szét. Szilárd, akiben már sokkal hamarabb felmerült a láncreakció gondolata és ez által az atomenergia, akár háborús célokra történő felszabadításának lehetősége, egy közelgő háború veszélyével is számolva, fel akarta hívni erre az Egyesült Államok elnökének figyelmét. Ő maga, azonban nem volt ismert tekintély, ezért Einsteint próbálta rávenni, hogy tájékoztassa az elnököt. Korábbi tanárát sikeresen meg is győzte, így született meg az amerikai atomprogramot elindító híres Einstein levél, amit Szilárd írt le a nála 19 évvel idősebb Einsteinnek. Aláíróként azonban csak Einstein neve szerepelt, ezért a levelet Einstein levélnek, esetleg Einstein-Szilárd levélként emlegetik. A levél legfontosabb mondanivalója a következő volt: „Az elmúlt négy hónap során Joliot franciaországi, valamint Fermi és Szilárd amerikai munkái alapján valószínűvé vált, hogy nagy mennyiségű uránban nukleáris láncreakciót lehet kiváltani, amely hatalmas mennyiségű energiát és új rádiumszerű elemeket eredményezne. Ma már szinte biztosnak tűnik, hogy ez a közeljövőben megvalósítható. Ez az új jelenség bombák gyártásához is vezethet, és elképzelhető – bár sokkal kevésbé biztos –, hogy ilyen típusú rendkívül erős bombák gyárthatók.”
A levél azért mondja, hogy a bomba kevésbé biztos, mert a tudósok többsége abban az időben még nem hitte, hogy az atomenergia felszabadítható, Szilárd volt az, aki nevének megfelelően szilárdan hitt a láncreakció lehetőségében és abban is, hogy a németek atombombát készíthetnek. A Rooseveltnek írt levélben konkrét teendőkre is volt javaslat. Az egyik, hogy a fizikusok kutatásait támogatni szükséges, a másik, hogy mivel az Egyesült Államok csak kevés és gyenge minőségű uránérccel rendelkezik, gondoskodni kell megfelelő mennyiség beszerzésére, például Kanadából, vagy Belga Kongóból. E mellett az egész projekt számára egy, az elnökkel közvetlen kapcsolatban lévő, irányító testület létrehozására is szükség van.
A levél hatására Roosevelt még 1939 végén létrehozta a kutatási munkát irányító Uránium Bizottságot. A bizottság 6000 dollárt (mai árakon 130 000 dollárt) szavazott meg az atomenergia program elindítására. Ezután majd két évig semmit sem tettek, azon kívül, hogy a Bizottságban a „megbízhatatlan” olaszokat és magyarokat – Fermit, Wignert, Tellert és Szilárdot – amerikai születésű tagokra cserélték le. Az 1941. december 6.-i Pearl Harbor elleni japán támadás azonban nagy lökést adott az Uránium Bizottság munkájának: Amerika hadba lépett és sürgőssé vált a kutatások folytatása. Ekkor Fermi és Szilárd az évekkel korábban beígért pénzt is megkapta és nekiláttak a világ első atommáglyájának a megépítéséhez, amelynek elsődleges célja az volt, hogy bizonyítsa a láncreakció ipari méretekben való megvalósíthatóságát, és mellesleg plutóniumot termeljen, amelyet az atombomba gyártásához használtak fel.
Itt az atomreaktor működésének megértéséhez röviden az urán hasadásának körülményeiről is szót kell ejtenünk. Az uránnak több izotópja van. Azonos rendszám, vagyis protonszám (92) mellett tartalmazhat 143 és 146 neutront is. A protonok és neutronok számát összeadva megkapjuk az atommag tömegét a tömegszámot. Eszerint van 235-ös és 238-as tömegszámú urán (igen kis mennyiségben más is). Az U238-as izotóp stabil, nem bomlik, míg a U235-ös hasad, de csak 0,7%-át adja az uránnak, 99% az U238-as izotóp teszi ki.
Az U235-ös izotóp hasadása úgy történik, hogy egy neutron eltalálja az U235-öt, ebből U236-lesz, ami azonnal bomlik 128-as tömegszámú kriptonra és 197-es tömegszámú báriumra plusz 3 neutron szabadul el, amelyek további hasadásokat okozhatnak. A bomlási energiát lényegében a kilökődő neutronok mozgási energiája jeleni, ami a környezetet fűti. Ahhoz azonban, hogy láncreakciót lehessen elérni a kirepülő neutronokat lassítani kell, mert csak egy bizonyos sebesség mellett (energiatartományban) képes jó hatásfokkal további atommagokat hasítani. A neutronok lassítására különböző anyagokat, úgynevezett moderátorokat használnak és az atomreaktorok egyik fő jellemzője, lassító közeg, moderátor anyaga. Egy ilyen moderátor lehet a grafit. Fermi és Szilárd grafitot használtak, tehát az első dolguk, amikor a nekik szánt pénzt végre megkapták az volt, hogy grafitot vásároljanak.
Az első kísérleti atomreaktor (tulajdonképpen atommáglya, mert máglyarakás formája volt) megépítésére a Chicagói Egyetem sportstadionjának lelátója alatti helyiségben került sor. A padozatra – kezdő lökésnek – egy kis neutronforrást helyeztek el, majd erre kupola-szerű alakban váltakozva grafittömböket és urán-oxid pelleteket raktak. Összesen 6 tonna uránt és 315 tonna grafitot építettek be 40 rétegben. Az atommáglya átmérője 7,6 méter, magassága 6 méter volt. A bomlási folyamatot azonban szabályozni is kellett, ezt úgy érték el, hogy a neutronokat jól elnyelő, mozgatható, kadmium rudakat építettek a szerkezetbe. Vészhelyzet esetére egy ember állt baltával az atommáglya tetején, akinek az volt a feladata, hogy neutronok nemkívánatos exponenciális szaporodása esetén vágja el a tartalék kadmiumrudak tartókötelét, melyek a reaktorba zuhanva azonnal leállítják a láncreakciót. A reaktorok biztonsági leállító rendszerét az ő tiszteletére ma is „biztonsági baltás ember”-nek, angolul Safety Control Reserve Axed Man – SCRAM-nek nevezik.
A szerkezet 1942. december 2.-ára készült el és délután 15.30-kor a műszerek mutatták, hogy az önfenntartó, szabályozható láncreakció beindult: elkezdődött az atomkor.
A kutatás amerikai születésű vezetője Arthur Holly Compton (Fermi és Szilárd „idegenek” voltak) büszkén jelentette a kormánynak az előre megbeszélt titkos kód szerint: „Az olasz kormányos most kötött ki az Új Világban. A bennszülöttek barátságosan fogadták.”
Folytatása következik.
A szerző: közgazdász, A Nemzeti Fórum tanácsadója
Forrás: magyarhirlap.hu
Views: 67
