世界上第一座原子反应堆是意大利人研制成功的吗?

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世界上第一座原子反应堆是意大利人研制成功的吗?插图

原子弹、青霉素和雷达,并列为第二次世界大战中的三大发明。研制原子弹的关键是原子反应堆,世界上第一座原子反应堆是意大利人费米研制成功的。

世界上第一座原子反应堆是意大利人研制成功的吗?插图(1)

1901年,费米出生在意大利罗马一个铁路职工的家庭,年轻时靠奖学金在德国哥廷根大学学习物理,他的导师是当时有名的物理学家玻恩。大学毕业后不久,年仅25岁的费米就当上了罗马大学第一个理论物理学教授。这时,希特勒上台了,犹太人在欧洲各国面临着法西斯纳粹的疯狂迫害。而费米的妻子正是一个犹太人,为了逃避纳粹的魔掌,他们夫妇在1938年逃到了美国。

世界上第一座原子反应堆是意大利人研制成功的吗?插图(2)

早在1934年10月,费米的助手就发现,当用中子轰击金属银的时候,放在银附近的铅会影响银的放射性。助手把这个现象告诉了费米。费米对这个现象很感兴趣,于是他亲自进行实验。没想到,当他在中子源和银中间放置石蜡以后,竟使银的放射性强度提高了100倍。费米提出了一种理论来解释这一现象,他认为:中子通过含有大量氢的物质的时候,和氢原子核发生碰撞,速度变慢了,因此就更容易被银的原子核所俘获,使银产生的人工放射性更强。这个理论称为“慢中子效应”,以后费米又用实验证实他的观点,因而在1938年获得了诺贝尔物理奖。

当时,世界上各个大国、强国,都在加紧研制原子弹,可美国的罗斯福总统却犹豫不决。美国在这方面的研究落后于其他一些先进国家。1939年春天,费米亲自访问了美国海军部,报告关于他的核裂变的研究情况,可是美国海军部没有引起重视。这一年的夏天,从匈牙利移居美国的物理学家西拉德得知纳粹德国正在加紧研制原子弹,就让爱因斯坦给罗斯福总统写信,又请罗斯福的好朋友经济学家萨克斯去说服总统。罗斯福最后决定支持研制原子弹。于是在1942年,美国政府制订了研制原子弹的“曼哈顿计划”,而建造原子反应堆,就是“曼哈顿计划”的核心部分。我们现在要讲的故事,发生在1942年。地点是美国的芝加哥大学体育场看台下的一个室内网球场内。

在太平洋战争爆发的第二年,突然就在这比赛场的入口处挂上了一个牌子,上面写着“冶金技术研究所”,并且还出了一张布告,宣布禁止学生出人。

在这所研究所的工厂里有几个满脸灰尘的人们,他们正在认真地砌着一座砖灶,其中有一个长着黑头发的小个子,大家都叫他“火夫”

12月2日,他们已经砌成了50层的石墨砖的砖灶。在炉灶里还插着一根棒,灶底放着一个怪机器,他们把它叫做“中子发生器”。外边还有一个叫“盖革计数器”的东西,这个计数器均匀地发出“咔、咔、咔”的响声。一个人一面在听着计数器的响声,一面默默数着。炉台上站着4个人,手中各提着一个装着东西的大桶。炉灶四周还有一圈保护墙。

只见那个名叫火夫的人大声喊道:

“注意啦,现在开始实验了!”

紧接着他一下从炉子里拉出了那根棒。这时所能看到的,是全体人员的紧张神色,所能听到的,是那个计数器中传出的连珠炮似的“咔咔味…….咔咔”的响声。

在这既没有火,也看不到内部的炉前,人们只是望着那唯的计数器,听着它传出的响声。他们的呼吸,他们的情感好像跟着响声在起伏.……

刹那间,或许在他们觉得已经是很久的时间里,每张紧张的脸上都出现了微笑,这是得意的笑容啊!

火夫又大声喊道:

“成功了!”

手中的棒又插回炉灶,而且又继续插下备用的几根。虽然正值冬季,但人们的脸上却挂着滴滴汗珠。

火夫激动地当众宣布:请各位记住,现在的时间是1942年12月2日下午3时30分。

人们高兴得互相拥抱。

这是人类经过多年奋斗,终于揭开原子秘密的第一次实验。这个被称为火夫的人就是费米。他正领导着一项将要改变人类命运的科学研究。

50层的石墨砖砌成的原子反应堆,在砖缝中放着铀235和铀238,最初的铀的原子被中子发生器发生的中子轰击后,分裂出来的中子又对其他铀的原子进行轰击,这就是所谓的连锁反应,从而释放出大量的能量。在实验中他们在反应堆里插着一根镉棒,这是为了控制原子分裂,当火夫提出最后那根镉棒之后,原子就开始了轰击。在炉上的两个人手提的是装满锅的水桶,正反应堆四周砌有一圈镉、硼材料的墙,都是为了防止意外。

这一实验过程是眼睛看不见的,只能靠计数器来表达,成功或失败也只能从计数器中得知。

这以后,在研制原子弹的过程中,美国、德国、前苏联等国都先后建立了原子能反应堆,这也为和平利用原子能开辟了道路。在反应堆里,通过控制裂变材料的纯度、临界体积和中子吸收材料等办法,可以减缓和控制链反应发生的速度,使它不发生爆炸。利用可以控制的裂变反应过程放出的能量来发光,这就是原子能电站。1954年,前苏联建成了世界上第一个原子能电站。所以,原子能反应堆的建成,事实上标志着人类进入了原子能的时代。而费米,正是带领人类进入这一时代的许多科学伟人之一。

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