「オッペンハイマー」: はい、サッカー場の下に本当に原子炉がありました。

シカゴ大学の学生として過ごした 2 年間、寮の建物、カフェテリア、そして私が働いていた図書館はすべて、世界初の人工原子炉の敷地と同じブロックにありました。

一見しただけでは、シカゴのハイドパークにあるこの一帯がどれほど原子力時代を形作ったのか、実際には分からないでしょう。学生たちの喧騒の合間には、マックス・パレフスキー寮のクレヨンのような明るい色、レーゲンシュタイン図書館の印象的なブルータリズム建築、さらにはマンスエト図書館のガラスのドームのほうに気を取られるかもしれません。しかし、それらを通り過ぎて見ると、原子炉の建設と、原子炉が危機に陥った 1942 年の瞬間を記念する、ヘンリー・ムーア作の「原子力エネルギー」と題された銅像が目に入るでしょう。

その同じ原子炉が、映画でもごく短時間登場します。クリストファー・ノーランのオッペンハイマー、物理学者のJ・ロバート・オッペンハイマー（キリアン・マーフィー）がマンハッタン計画の同僚の進捗状況を確認するためにシカゴへ旅行したときのこと。彼はエンリコ・フェルミ (ダニー・デフェラーリ) やレオ・シラード (マテ・ハウマン) のような物理学者に出会い、彼らが最初の人工核反応の設計に成功したことを確認します。彼らはどうやってそれをしたのでしょうか？ Chicago Pile-1 (CP-1) は、現役の大学キャンパスのフットボール場の下に建設された、黒鉛のレンガで作られた原子炉です。

このシーンは 3 時間の長さの叙事詩の中でほとんど時間を占めていません。オッペンハイマー、しかし、その背後にある科学は原子爆弾の製造にとって重要です。それだけでなく、CP-1 の構造は十分に魅力的であり、それ自体が映画になり得るほどです。どのように機能しましたか?シカゴのキャンパスに放射線は残りましたか?そしておそらく最も奇妙なことに、なぜサッカー場の下に建てられたのですか？

CP-1 とは何ですか?また、マンハッタン計画にとって CP-1 が重要だった理由は何ですか?

マンハッタン計画が始まるにつれて、いくつかのことが明らかになりました。まず科学者たちは、核連鎖反応の制御が可能であるかどうかを判断する必要がありました。

連鎖反応の原理はこの時点ですでによく理解されていました。 「非常に重い原子核（この場合はウラン）が中性子を吸収すると、核分裂が起こり、粉々に砕けて一定量のエネルギーを放出するため、原子核が飛び散り、すべてが高温になります」とピーター・リトルウッド委員長は述べた。シカゴ大学物理学部がMashableに電話インタビューで説明した。 「原子核に亀裂が入るたびに、追加の中性子が 3 つ生成されます。そして、これらの中性子が別の中性子に捕獲されると、9 つが得られ、さらに中性子が生成され続けます。これが連鎖反応と呼ばれるものです。」

科学者らは、そのような反応を制御する方法を見つけることに加えて、実験用爆弾や、米国政府が広島や広島に投下する予定の爆弾に使用するのに十分なプルトニウムやウランなどの核分裂性物質も必要とした。長崎。

CP-1を入力します。 1942 年 11 月、プルトニウムを研究していたシカゴ冶金研究所のフェルミと他のメンバーは、大学のスタッグ フィールドの西フットボール スタンド下のスカッシュ コートに CP-1 を建設しました。スタッグはかつてカリフォルニア大学シカゴのフットボールチームのホストでした。しかし、ロバート・メイナード・ハッチンス大学学長が1939年にかなり支配的な大学フットボールプログラムを終了していたことを考慮すると、フェルミと同僚はフットボールの試合や練習に干渉することを心配する必要はなかった。

「一つの重要な大学がフットボールを中止するのは国にとって良いことだと思う」とハッチンスは1940年の演説で学生たちに語った。 「全体として、このゲームが米国の教育にとって大きなハンディキャップとなっているのは疑いの余地がありません。」 (スポーツは 1969 年に再開されましたが、その時までに古いスタッグ フィールドはレーゲンシュタイン図書館に置き換えられていました。)

シカゴが突然運動競技を嫌ったおかげで、CP-1 の建設は 1942 年 12 月 2 日まで続き、その原子炉が最初の人為的で自立的な核連鎖反応を引き起こしました。そのような反応が可能であるという知識のもと、ワシントン州ハンフォードで原子炉の建設が始まり、そこでトリニティ実験爆弾と長崎に投下された爆弾のためのプルトニウムの生産が行われた。 CP-1自体はプルトニウム生産には関与していませんでした。

「CP-1は実験として設計された。原理が機能することを証明すること以外は何もするために設計されたわけではない」とシカゴ大学物理学部長のピーター・リトルウッド氏は電話インタビューでMashableに語った。 「しかし、彼らはそれがうまくいくと確信していたので、実験が完了する前にすでにハンフォード原子炉を設計していました。」ハンフォードの建設にはわずか 18 か月しかかかりませんでした。

CP-1はどのように機能しましたか？

フェルミ自身はCP-1を「黒いレンガと木の粗末な山」と表現した。では、幅 20 フィート、高さ 25 フィートのこのような「粗末な」構造物が、どのようにして巨大な連鎖反応を引き起こしたのでしょうか?

CP-1 には黒鉛ブロックの上に、最初に連鎖反応を開始するのに役立つ小さなウランのペレットも含まれていました。グラファイトは反応の「減速材」として機能しました。 「中性子の速度が遅くなり、ウラン原子に吸収されやすくなります」とリトルウッド氏は電子メールで説明した。

しかし、制御の究極の形態は、中性子を吸収するカドミウムでコーティングされた長い木の棒の形で実現した。 「制御棒がすべて押し込まれても、何も起こりません」とリトルウッド氏は語った。 「それから制御棒を引き抜くと、そのたびに小さなエネルギーが爆発します。」フェルミと彼のチームは、これらのエネルギーのバーストを監視し、電力の蓄積を観察し、エネルギーが自立するまで制御棒をどのくらい引き抜くかを計算しました。

CP-1の実験は安全でしたか?

私がシカゴでの時間の大部分を古い原子炉の敷地の周りをぶらぶらして過ごしていたことを知り、軽く警戒しました。頭一つ多くなって学校を卒業できるだろうか？

一方で、ムーア像の前を通過するすべてのツアーグループは、その場所が放射能の危険ではないことを保証されます。一方、私の老教授は、地下室で放射線の痕跡が見つかったため、レーゲンシュタイン図書館のカフェが地下から1階に移されたという噂を私のクラスに話したことがあります。 （大局的に言うと、私と他の多くのシカゴの学生は、キリアン・マーフィーがカメラを見つめるよりも多くの時間を図書館の地下室で過ごしてきました）オッペンハイマー。）

幸いなことに、リトルウッドはそんなことはないと保証してくれた。 「その噂は聞いたことがありますが、信頼できる情報筋からの話ではないので、購入しません。」

同氏はさらに、「もう一つは、放射線はどこにでも存在しており、それを見つけるのは非常に簡単だということだ。永続的な放射性汚染があった可能性はあるだろうか？それは、彼らが核分裂性物質をどれだけうまく浄化したか、あるいはそれを使って何をしたかによるだろう」と語った。当時、そして確かに冷戦後期には、私たちは放射性物質の管理に異常に怠けていました...しかし、CP-1によって生成された放射線の量はおそらく非常に微量だったでしょう。」グラファイトはまた、放射線の一部を吸収し、遮蔽のない環境で保護として機能した可能性があります。

これらの保証に加えて?で2019 年の NPR ストーリー, シカゴ大学の放射線安全担当官ジェームズ・マーシチェックはガイガーカウンターを使用して、かつてスタッグ・フィールドだった場所周辺の放射線を測定した。カウンターは一貫して毎時 0.02 ミリレムを測定し、私たちの周囲で自然に発生するバックグラウンド放射線を単純に検出しました。

これらはどれもあなたが得られる情報ではありませんオッペンハイマーこの映画にはすでに数十年分の科学がぎっしりと詰め込まれているが、マンハッタン計画にどれだけの労力が費やされたかを理解することは極めて重要である。映画の中で CP-1 を一目見るだけで、放棄されたサッカー場、急遽建設された発電所、そして放射性図書館についての（今では落ち着いている）心配さえも隠されています。しかしリトルウッド氏は、マンハッタン計画におけるCP-1の役割はその影響の一部にすぎないとすぐに指摘した。

CP-1が危機に陥ったとき、リトルウッド氏は、「その時点で、原子力をエネルギー生成に利用できることが明らかになった。戦後、それを行うための政府の仕事があった。それには、後にアルゴンヌとなるものの設立が含まれていた」と語った。市の南西約40キロにあるアルゴンヌ国立研究所は、最初の原子炉を設計、建設し、世界中に広まったものの原型を形成した場所だ。の中へすきの刃。」

シカゴ物理学科の考えについてはオッペンハイマー? 「私たちは物理学者なので、興奮することに慣れていません」とリトルウッド氏は言う。 「おそらく、いつか学生向けにこの作品を非公開で上映することになると思います。

オッペンハイマーは現在劇場公開中です。