Чуть-чуть о том, как придумали ядерный графит

Изобретение ядерного графита стало крупным прорывом в развитии атомной техники. Ядерный графит — чрезвычайно чистый углерод, который используется в качестве замедлителя или отражателя нейтронов в реакторах, а также в топливных элементах для некоторых типов бомб. Изобретение метода производства особо чистого графита помогло проложить путь к дальнейшему развитию атомной энергетики и вооружений на протяжении всей истории.

Человечки выкладывают стержни
Человечки выкладывают стержни

Ядерный графит был впервые разработан во время Второй мировой войны на средства, которые выделил президент Рузвельт на развитие ядерной программы США после письма Эйнштейна-Сциларда с предположением, что в Германии идет разработка атомной бомбы. Стало ясно, что оружие на основе урана может быть использовано для разрушительного воздействия на силы противника.

Энрико Ферми проводил эксперименты по облучению элементов, что в 1939 году приведет к открытию трансурановых элементов. В последствии Ферми и Сцилард начали проводить эксперименты с графитом по облучению в попытках найти материал, который бы замедлял нейтроны, образующиеся в ходе ядерной реакции. Это было нужно, чтобы создать цепную ядерную реакцию, так как образующиеся нейтроны обладали более высокими значениями энергий, а проще вступить в реакцию могли только нейтроны с низкими значениями энергий. Это означает, что их нужно замедлить.

Эксперименты не удались и причиной оказалась примесь бора, сечение захвата нейтронов которого достаточно велико. В последующие два года Сцилард и компания National Carbon разрабатывали методику по производству чистого графита, методика в будущем станет стандартом по изготовлению. Этот материал впоследствии был использован при производстве бомб «Толстяк» на основе плутония, развернутых против Японии в августе 1945 года.

В Германии Гейзенберг не смог прийти к выводу, что единственным минусом использования графита в качестве замедлителя нейтронов была примесь бора, а доступным графитом для страны был графит с высоким сечением захвата нейтронов. Выбор пал в пользу тяжелой воды, которая была еще более дорогой и дефицитной. Ее производство было в оккупированной Германией Норвегии, где заводы уничтожались подпольными силами. Вплоть до 1947 года Гейзенберг не знал о приемуществе графита.

С тех пор ядерный графит нашел применение во всем мире в различных отраслях промышленности, начиная от применения в медицине, таких как аппараты для лучевой терапии, до исследовательских установок, таких как ускорители частиц; даже сегодня он остается одним из ключевых компонентов, необходимых для поддержания безопасного уровня эксплуатации современных ядерных реакторов по всему миру.

2
Начать дискуссию