S-50 (projekt Manhattan) - S-50 (Manhattan Project)

Souřadnice: 35 ° 54'58 ″ severní šířky 84 ° 24'43 "W / 35,91611 ° N 84,41194 ° W / 35.91611; -84.41194

A large dark-coloured rectangular building and a smaller building with three smokestacks
Vytvoření procesu tepelné difúze na S-50. Budova v pozadí s komíny je elektrárna K-25.

The Projekt S-50 byl Projekt Manhattan snaha o produkci obohacený uran podle kapalná tepelná difúze v době druhá světová válka. Byla to jedna ze tří technologií pro obohacování uranu sledovaných projektem Manhattan.

Proces kapalné tepelné difúze nebyl jednou z obohacovacích technologií původně vybraných pro použití v projektu Manhattan a byl vyvinut nezávisle Philip H. Abelson a další vědci na United States Naval Research Laboratory. Důvodem byly především pochybnosti o technické proveditelnosti procesu, ale rivalita mezi službami mezi EU Armáda Spojených států a Námořnictvo Spojených států také hrál roli.

Pilotní závody byly postaveny na Námořní letecká stanice Anacostia a Philadelphia Navy Yard a výrobní závod v Clinton Engineer Works v Oak Ridge, Tennessee. Jednalo se o jediné zařízení na výrobu kapalné tepelné difúze, které bylo kdy vyrobeno. Nemohlo dostatečně obohatit uran pro použití v atomová bomba, ale mohlo by to poskytnout mírně obohacený zdroj pro Y-12 kalutrony a K-25 plynná difúze rostliny. Odhadovalo se, že závod S-50 zrychlil výrobu obohaceného uranu použitého v EU Chlapeček bomba použitá v atomové bombardování Hirošimy o týden.

Závod S-50 ukončil výrobu v září 1945, ale v květnu 1946 byl znovu otevřen a používán Armáda Spojených států vzdušné síly Jaderná energie pro pohon letadel (NEPA). Závod byl zbořen na konci 40. let.

Pozadí

Objev neutron podle James Chadwick v roce 1932,[1] následuje to jaderné štěpení v uran německými chemiky Otto Hahn a Fritz Strassmann v roce 1938,[2] a jeho teoretické vysvětlení (a pojmenování) Lise Meitner a Otto Robert Frisch brzy poté,[3] otevřela možnost a jaderná řetězová reakce s uranem.[1] Obává se, že a Německý projekt atomové bomby se vyvine nukleární zbraně, zejména mezi vědci, kteří byli uprchlíky z nacistického Německa a dalších fašistických zemí, byli vyjádřeni v Einstein-Szilardův dopis. To vyvolalo předběžný výzkum ve Spojených státech na konci roku 1939.[4]

Niels Bohr a John Archibald Wheeler použil model kapky kapaliny z atomové jádro vysvětlit mechanismus štěpení jader.[5] Když experimentální fyzici studovali štěpení, odhalili záhadné výsledky. George Placzek zeptal se Bohra, proč se zdálo, že uran štěpí jak s rychlými, tak s pomalými neutrony. Když šel na schůzku s Wheelerem, Bohr pochopil, že štěpení při nízkých energiích bylo způsobeno uran-235 izotop, zatímco při vysokých energiích to bylo hlavně kvůli mnohem hojnějším uran-238 izotop.[6] První z nich tvoří 0,714 procent atomů uranu v přírodním uranu, přibližně jeden ze 140; přírodní uran je 99,28 procent uranu-238. K dispozici je také malé množství uran-234 0,006 procenta.[7]

Na University of Birmingham v Británii australský fyzik Mark Oliphant přidělil dva uprchlické fyziky - Frische a Rudolf Peierls —Úkol vyšetřit proveditelnost atomové bomby, ironicky proto, že jejich status nepřátelských mimozemšťanů vylučoval jejich práci na tajných projektech jako radar.[8] Jejich březen 1940 Frisch – Peierlsovo memorandum uvedla, že kritické množství uranu-235 byl uvnitř řádově 10 kg, což bylo dost malé na to, aby je unesl a bombardér dne.[9] Výzkum toho, jak se dělí izotopy uranu (obohacování uranu ) bylo možné dosáhnout předpokládané enormní důležitosti.[10] Frischova první myšlenka na to, jak toho lze dosáhnout, byla kapalná tepelná difúze.[11]

Tekutá tepelná difúze

Hlavní článek: Termoforéza
A sereies of concentric tubes. In the middle is steam, surrounded by nickel pipe, uranium hexafluoride, copper pipe, water and iron pipe
Pohled v řezu na kolonu procesu tepelné difúze

Proces kapalné tepelné difúze byl založen na objevu Carl Ludwig v roce 1856 a později Charles Soret v roce 1879, že když je teplotní gradient udržován v původně homogenním sůl roztoku, po nějaké době bude v roztoku také koncentrační gradient. Toto je známé jako Soretický efekt.[12] David Enskog v roce 1911 a Sydney Chapman v roce 1916 nezávisle vyvinul Chapman – Enskogova teorie, což vysvětluje, že když směs dvou plynů prochází teplotním gradientem, těžší plyn má tendenci se koncentrovat na studeném konci a lehčí plyn na teplém konci. To experimentálně potvrdili Chapman a F. W. Dootson v roce 1916.[13][14][15]

Vzhledem k tomu, že horké plyny mají tendenci stoupat a chladné mají tendenci klesat, lze to použít jako prostředek separace izotopů. Tento proces poprvé demonstroval Klaus Clusius a Gerhard Dickel v Německu v roce 1938, kteří jej použili k oddělení izotopů neon. Použili zařízení zvané „sloup“, skládající se ze svislé trubice s horkým drátem uprostřed.[16][17] Ve Spojených státech Arthur Bramley na Ministerstvo zemědělství USA vylepšeno na tomto designu použitím soustředných trubek s různými teplotami.[18]

Výzkum a vývoj

Philip H. Abelson byl mladý fyzik, kterému bylo uděleno jeho PhD z University of California dne 8. května 1939.[18] Byl jedním z prvních amerických vědců, kteří ověřili štěpení jader,[19] hlášení jeho výsledků v článku předloženém Fyzický přehled v únoru 1939,[20] a spolupracoval s Edwin McMillan o objevu neptunium.[21][22] Návrat do Carnegie Institution ve Washingtonu, D.C., kde pracoval, se začal zajímat o separaci izotopů. V červenci 1940 Ross Gunn z United States Naval Research Laboratory (NRL) mu ukázal dokument z roku 1939 na toto téma Harold Urey, a Abelsona zaujala možnost použití procesu kapalné tepelné difúze.[18] Začal experimentovat s tímto procesem na Ústavu pozemského magnetismu v Carnegie Institution. Použitím chlorid draselný (KCl), bromid draselný (KBr), síran draselný (K.
2TAK
4) a dichroman draselný (K.
2Cr
2Ó
7), byl schopen dosáhnout separačního faktoru 1,2 (20 procent) z draslík-39 a draslík-41 izotopy.[23]

Dalším krokem bylo opakování experimentů s uranem. Studoval proces s vodnými roztoky solí uranu, ale zjistil, že mají tendenci být hydrolyzován ve sloupci. Pouze hexafluorid uranu (UF
6) se zdálo vhodné. V září 1940 se Abelson obrátil na Rosse Gunna a Lyman J. Briggs, ředitel Národní úřad pro standardy, kteří byli oba členy Výbor pro národní obranný výzkum (NDRC) Uranový výbor. NRL souhlasila s poskytnutím 2 500 $ Carnegie Institution, aby Abelson mohl pokračovat ve své práci, a v říjnu 1940 Briggs zařídil jeho přesun do Bureau of Standards, kde byla lepší zařízení.[23]

Hexafluorid uranu nebyl snadno k dispozici, a proto Abelson vymyslel vlastní metodu jeho výroby v množství v NRL pomocí fluorizace snadněji vyráběných tetrafluorid uranu při 350 ° C (662 ° F).[24][23] Zpočátku tato malá továrna dodávala hexafluorid uranu pro výzkum v Columbia University, University of Virginia a NRL. V roce 1941 Gunn a Abelson zadali objednávku na hexafluorid uranu u společnosti Harshaw Chemical Company Cleveland, Ohio pomocí Abelsonova procesu. Na začátku roku 1942 NDRC zadalo Harshawovi zakázku na vybudování pilotního závodu na výrobu 4,5 libry hexafluoridu uranu denně. Na jaře 1942 byla v provozu Harshawova pilotní továrna na hexafluorid uranu a DuPont také zahájil experimenty s použitím procesu. Poptávka po hexafluoridu uranu brzy prudce vzrostla a Harshaw a DuPont zvýšili produkci, aby ji uspokojili.[25]

Abelson postavil jedenáct sloupů v Bureau of Standards, všechny přibližně 1,5 palce (38 mm) v průměru, ale v rozmezí od 2 do 12 stop (0,61 až 3,66 m) vysoké. Zkušební jízdy byly provedeny s draselnými solemi a poté v dubnu 1941 s hexafluoridem uranu. Dne 1. června 1941 se Abelson stal zaměstnancem NRL a přestěhoval se do Námořní letecká stanice Anacostia. V září 1941 se k němu připojil John I. Hoover, který se stal jeho zástupcem. Postavili tam experimentální závod se sloupy o délce 11 stop.[24][23] Páru dodával plynový kotel o výkonu 20 koní (15 kW).[26] Byli schopni oddělit izotopy z chlór, ale aparát byl v listopadu zničen produkty rozkladu chlorid uhličitý.[24][23] Další běh indikoval 2,5% separaci a bylo zjištěno, že optimální rozteč sloupců byla mezi 0,21 a 0,38 milimetrů (0,0083 a 0,0150 palce).[24] Abelson považoval běh 22. června s 9,6% výsledkem za první úspěšný test kapalné tepelné difúze s hexafluoridem uranu. V červenci dokázal dosáhnout 21%.[27]

Vztahy s projektem na Manhattanu

NRL schválila pilotní závod v červenci 1942, který zahájil provoz 15. listopadu.[23] Tentokrát použili čtrnáct 48 stop (15 m) sloupy s roztečí 25 milimetrů (0,98 palce) mezi nimi. Pilotní závod běžel bez přerušení od 3. do 17. prosince 1942.[28] Plukovník Leslie R. Groves, Jr., který byl určen k převzetí odpovědnosti za to, co se stalo známým jako Projekt Manhattan (ale neudělal by to další dva dny), navštívil pilotní závod s náměstkem okresního inženýra okresu Manhattan, podplukovník Kenneth D. Nichols dne 21. září a hovořil s Gunnem a Kontradmirál Harold G. Bowen, st., ředitel NRL. Groves odešel s dojmem, že projekt nebyl sledován s dostatečnou naléhavostí.[29][30] Projekt byl rozšířen a Nathan Rosen připojil se k projektu jako teoretický fyzik.[23] Groves navštívil pilotní závod znovu dne 10. prosince 1942, tentokrát s Warren K. Lewis, profesor chemické inženýrství z MIT a tři zaměstnanci společnosti DuPont. Ve své zprávě Lewis doporučil, aby práce pokračovaly.[28]

Kontradmirál Harold G. Bowen, st., u svého stolu na oddělení námořnictva ve Washingtonu během let druhé světové války.

Výkonný výbor S-1 nahradil Uranový výbor dne 19. června 1942, čímž Gunna z jeho členství v tomto procesu upustil.[31] Zvažovalo to Lewisovu zprávu a předalo své doporučení Vannevar Bush, ředitel Úřad pro vědecký výzkum a vývoj (OSRD), jehož součástí byl výkonný výbor S-1.[32] Vztah mezi OSRD a NRL nebyl dobrý; Bowen to kritizoval za přesměrování finančních prostředků z NRL.[33] Bush měl na paměti směrnici prezidenta ze dne 17. března 1942, Franklin D. Roosevelt,[32] i když na jeho radu,[33] že námořnictvo mělo být vyloučeno z projektu Manhattan.[32] Raději pracoval s příjemnějšími Ministr války, Henry Stimson, na koho měl větší vliv.[33]

James B. Conant, předseda NDRC a výkonného výboru S-1, byl znepokojen tím, že námořnictvo provozuje svůj vlastní jaderný projekt, ale Bush měl pocit, že to neuškodilo. Setkal se s Gunnem v Anacostii dne 14. ledna 1943 a vysvětlil mu situaci. Gunn odpověděl, že námořnictvo má zájem jaderný námořní pohon pro jaderné ponorky. Tepelná difúze kapaliny byla životaschopným prostředkem k výrobě obohaceného uranu a jediné, co potřeboval, byly podrobnosti nukleární reaktor design, o kterém věděl, že ho sleduje Metalurgická laboratoř v Chicagu. Nevěděl, že se to už postavilo Chicago Pile-1, fungující jaderný reaktor. Bush nebyl ochoten poskytnout požadovaná data, ale domluvil se s kontraadmirálem William R. Purnell, člen výboru pro vojenskou politiku, který řídil projekt na Manhattanu, za úsilí Abelsona získat další podporu.[32]

Následující týden Briggs, Urey a Eger V. Murphree z výkonného výboru S-1, společně s Karlem Cohenem a W. I. Thompsonem z Standardní olej, navštívil pilotní závod v Anacostii. Jednoduchost postupu na ně udělala dojem, ale byli zklamáni, že z továrny nebyl stažen žádný obohacený uranový produkt; produkce byla vypočtena měřením rozdílu v koncentraci. Vypočítali, že zařízení na kapalnou tepelnou difúzi schopné produkovat 1 kg denně uranu obohaceného na 90% uranu 235 bude vyžadovat 21 800 36 stop (11 m) kolony, z nichž každá má separační faktor 30,7%. Stavba by trvala 18 měsíců, za předpokladu, že bude pro materiály použita hlavní priorita projektu Manhattan. To zahrnovalo 1 700 malých tun (1 500 t) vzácného měď pro vnější trubky a nikl pro vnitřní, které by bylo nutné odolávat korozi působením páry a hexafluoridu uranu.[34][35]

Odhadované náklady na takový závod se pohybovaly kolem 32,6 milionů $ a na provoz 62 600 $ denně. Návrh zabil to, že elektrárna bude vyžadovat 600 dní k dosažení rovnováhy, do té doby by bylo utraceno 72 milionů $, což výkonný výbor S-1 zaokrouhlil na 75 milionů $. Za předpokladu, že práce začaly okamžitě a závod fungoval tak, jak byl navržen, nemohl být před rokem 1946 vyroben žádný obohacený uran. Murphree navrhl, že kapalné zařízení pro tepelnou difúzi produkující uran obohacený na 10% uranu-235 může být náhradou za spodní stupně plynná difúze elektrárna, ale výkonný výbor S-1 rozhodl proti tomu.[34][35] V období od února do července 1943 pilotní závod Anacostia vyrobil 236 liber (107 kg) mírně obohaceného hexafluoridu uranu, který byl odeslán do metalurgické laboratoře.[36] V září 1943 výkonný výbor S-1 rozhodl, že NRL nebude přidělen žádný další hexafluorid uranu, i když by vyměnil obohacený hexafluorid uranu za běžný hexafluorid uranu. Groves odmítl objednávku od NRL na další hexafluorid uranu v říjnu 1943. Když bylo poukázáno na to, že námořnictvo nejprve vyvinulo proces výroby hexafluoridu uranu, armáda neochotně souhlasila s plněním objednávky.[35]

Philadelphia pilotní závod

Abelsonovy studie ukázaly, že aby se snížil rovnovážný čas, potřeboval mít mnohem větší teplotní gradient.[24] NRL uvažovala o jeho vybudování na Naval Engineering Experiment Station v roce Annapolis, Maryland, ale podle odhadů to stálo 2,5 milionu dolarů, což NRL považovalo za příliš drahé. Byly vyhledány další lokality a bylo rozhodnuto o výstavbě nového pilotního závodu v laboratoři námořních kotlů a turbín (NBTL) na Philadelphia Navy Yard,[37] kde byl prostor, pára a chladicí voda, a co je nejdůležitější ze všeho, inženýři se zkušenostmi s vysokotlakou párou.[38] Cena byla odhadnuta na 500 000 $.[37] Pilotní závod byl povolen kontradmirálem Earle W. Mills, náčelník náčelníka Kancelář lodí dne 17. listopadu 1943.[38] Stavba byla zahájena 1. ledna 1944 a byla dokončena v červenci.[39] NBTL byl odpovědný za návrh, konstrukci a provoz parních a chladicích vodních systémů, zatímco NRL se zabývala kolonami a pomocným vybavením. Kapitán Thorvald A. Solberg z předsednictva lodí byl projektový důstojník.[38]

Pilotní závod ve Filadelfii zabíral 1 200 metrů čtverečních2) prostoru na webu jeden blok západně od Broad Street, blízko Delaware River. Závod sestával ze 102 sloupů o délce 15 metrů, známých jako „stojan“, uspořádaných do kaskády sedmi stupňů. Závod měl být schopen produkovat jeden gram uranu obohaceného na 6% uranu 235 denně. Vnější měděné trubky byly chlazeny vodou o teplotě 68 ° C proudící mezi nimi a vnějšími 4palcovými ocelovými trubkami. Vnitřní niklové trubky byly zahřívány vysokotlakou párou na 545 ° F (285 ° C) a 1 000 liber na čtvereční palec (6 900 kPa). Každá kolona tedy obsahovala asi 1,6 kilogramu (3,5 lb) hexafluoridu uranu. To bylo poháněno tlakem par; jediné funkční části byly vodní čerpadla. V provozu spotřeboval stojan 11,6 MW energie. Každá kolona byla připojena k zásobníku 3 až 170 kilogramů (6,6 až 374,8 lb) hexafluoridu uranu. Kvůli nebezpečí spojenému s manipulací s hexafluoridem uranu byla veškerá práce s ním, jako je doplňování zásobníků z přepravních válců, prováděna v přepravní místnosti.[40] Kolony v továrně ve Filadelfii byly provozovány paralelně namísto sériově, takže pilotní závod ve Filadelfii nakonec vyrobil více než 2300 kg uranového hexafluoridu obohaceného na 0,86 procent uranu 235, který byl předán projektu Manhattan.[41] Pilotní závod ve Filadelfii byl zlikvidován v září 1946, přičemž záchranné vybavení bylo vráceno do NRL, zatímco zbytek byl vyložen na moře.[42]

Konstrukce

A mass of steel trusses
Building Thermal Diffusion Process Building (F01) at S-50 under construction (ca. August 1944)

Na začátku roku 1944 se objevily zprávy o pilotním závodu ve Philadelphii Robert Oppenheimer, ředitel Laboratoř v Los Alamos.[43] Oppenheimer napsal Conantovi dne 4. března 1944 a požádal o zprávy o projektu kapalné tepelné difúze, které Conant předal.[44] Jako téměř všichni ostatní, i Oppenheimer přemýšlel o obohacování uranu z hlediska procesu výroby zbraňový uran vhodné pro použití v atomová bomba,[45] ale teď uvažoval o jiné možnosti. Pokud by kolony ve filadelfském závodě byly provozovány paralelně, nikoli sériově, pak by to mohlo produkovat 12 kg uranu denně obohaceného na 1 procento.[43] To by mohlo být cenné, protože proces elektromagnetického obohacování, který by mohl produkovat jeden gram uranu obohaceného na 40 procent uranu-235 z přírodního uranu, by mohl produkovat dva gramy uranu denně obohaceného na 80 procent uranu-235, pokud by bylo krmivo obohaceno na 1,4 procenta uran-235, což je dvojnásobek 0,7 procenta přírodního uranu.[46] Dne 28. Dubna napsal Grovesovi a poukázal na to, že "výroba Y-12 elektrárna mohla být zvýšena přibližně o 30 nebo 40 procent a její vylepšení se poněkud zlepšilo, o mnoho měsíců dříve, než bylo plánováno K-25 Výroba."[47]

Groves získal povolení od Výboru pro vojenskou politiku k obnovení kontaktu s námořnictvem,[35] a dne 31. května 1944 jmenoval kontrolní komisi složenou z Murphree, Lewise a jeho vědeckého poradce, Richard Tolman, vyšetřovat.[47] Následující den navštívila kontrolní komise pilotní závod ve Filadelfii. Uváděli, že zatímco Oppenheimer byl v zásadě správný, jeho odhady byly optimistické. Přidání dalších dvou stojanů do pilotního závodu by trvalo dva měsíce, ale nevytvořilo by to dostatečné množství krmiva, aby splňovalo požadavky elektromagnetického závodu Y-12 na Clinton Engineer Works. Doporučili proto, aby bylo vybudováno zařízení na kapalnou tepelnou difúzi v plném rozsahu.[35] Groves proto 12. června požádal Murphree o náklady na výrobní závod schopný produkovat 50 kg uranu obohaceného na 0,9 až 3,0 procenta uranu - 235 za den. Murphree, Tolman, Cohen a Thompson odhadovali, že závod s 1600 sloupy by stál 3,5 milionu dolarů. Groves schválil jeho stavbu dne 24. června 1944,[48] a informoval Výbor pro vojenskou politiku, že bude funkční do 1. ledna 1945.[35]

Dozens of pipes, like a giant organ
Difúzní kolony, S-50 Liquid Thermal Diffusion plant v Oak Ridge, Tennessee, 1945

Weby na Watts Bar Dam, Muscle Shoals a Detroit byly zváženy, ale bylo rozhodnuto postavit ji v Clintonově strojírně, kde se voda mohla získávat z Clinch River a pára z elektrárny K-25.[49] Projekt tepelné difúze měl kódové označení S-50.[15] V červnu byla v sídle okresu Manhattan vytvořena divize S-50 pod vedením podplukovníka Marka C. Foxe s majorem Thomasem J. Evansem ml. Groves vybral společnost H. K. Fergusona z Cleveland, Ohio, jako hlavní dodavatel stavby ve svém záznamu dokončovacích prací včas,[50] zejména Gulf Ordnance Plant v Mississippi,[51] na náklady plus fixní poplatek smlouva. Společnost H. A. Jones Construction Company by postavila parní elektrárnu a H. K. Ferguson jako inženýr-architekt.[49] Ačkoli jeho poradci odhadli, že výstavba závodu bude trvat šest měsíců, dal Groves H. K. Fergusonovi jen čtyři,[50] a chtěl, aby operace byly zahájeny za pouhých 75 dní.[52]

Groves, Tolman, Fox a Wells N. Thompson z H. K. Fergusona odtamtud 26. června shromáždili plány pilota Philadelphie.[51] Výrobní závod by se skládal z jednadvaceti regálových stojanů se 102 sloupy, rozdělených do tří skupin po sedmi, celkem 2142 sloupů o délce 48 stop (15 metrů). Každý stojan byl kopií pilotního závodu ve Filadelfii.[53] Kolony musely být vyrobeny s jemnými tolerancemi; ± 0,0003 palce (0,0076 mm) pro průměr vnitřních niklových trubek a ± 0,002 palce (0,051 mm) mezi vnitřními niklovými trubkami a vnějšími měděnými trubkami.[51] První objednávky na sloupy byly zadány 5. července.[52] Bylo osloveno 23 společností a Grinnell Company of Providence, Rhode Island a společnost Mehring and Hanson Company z Washingtonu, D.C., výzvu přijaly.[53]

Dne 9. července 1944 se na místě rozbila zem. Do 16. září, kdy byla dokončena asi třetina závodu, zahájil provoz první stojan.[52] Testování v září a říjnu odhalilo problémy s prosakujícími trubkami, které vyžadovaly další svařování. Všechny regály však byly nainstalovány a připraveny k provozu v lednu 1945. Smlouva o stavbě byla ukončena 15. února a zbývající izolační a elektrické práce byly přiděleny dalším firmám v oblasti Oak Ridge. Dokončili také pomocné budovy, včetně nové parní elektrárny. Závod začal plně fungovat v březnu 1945.[54] Výstavba nové kotelny byla schválena 16. února 1945. První kotel byl zahájen 5. července 1945 a provoz zahájen 13. července. Práce byly dokončeny dne 15. srpna 1945.[52]

A factory on a river bend, viewed from across the river
Budova procesu tepelné difúze S-50 je temná budova. V přední části je parní závod. Budova v pozadí s komíny je elektrárna K-25. V popředí je řeka Clinch.

Building Thermal Diffusion Process Building (F01) byla černá konstrukce o délce 522 stop (159 m), šířce 82 stop (25 m) a výšce 75 stop (23 m). Pro každou dvojici regálů byla jedna dispečink a jedna přestupní místnost, s výjimkou závěrečné, která měla vlastní kontrolní a předávací místnosti pro účely školení.[54] Čtyři čerpadla čerpala 15 000 amerických galonů (57 000 l) chladicí vody z řeky Clinch za minutu. Parní čerpadla byla speciálně navržena společností Pacific Pumps Inc. Závod byl navržen tak, aby využíval celý výkon elektrárny K-25, ale když se fáze K-25 dostaly online, soutěžilo se o to. Bylo rozhodnuto o výstavbě nové kotelny. Dvanáct přebytečných kotlů o hmotnosti 450 liber na čtvereční palec (3100 kPa) původně určených pro doprovod torpédoborců byly získány z námořnictva. Nižší teplota horké stěny v důsledku sníženého tlaku páry (450 liber na čtvereční palec (3 100 kPa) namísto 1 000 liber na čtvereční palec (6 900 kPa) pilotního zařízení) byla kompenzována snadnou obsluhou. Vzhledem k tomu, že byly spalovány naftou, byla přidána farma na ropné nádrže o objemu 6 000 000 galonů (23 000 000 l) s dostatečným úložištěm pro provoz elektrárny po dobu 60 dnů.[53] Kromě budov pro proces tepelné difúze (F01) a budov nové parní elektrárny (F06) zahrnovaly stavby v oblasti S-50 také benzínka (F02), laboratoře, kavárna, dílna (F10), sklady, čerpací stanice a úpravna vody (F03).[53][55]

Výroba

Z bezpečnostních důvodů chtěl Groves provozovat nový závod H. K. Fergusona, ale bylo to uzavřený obchod a bezpečnostní předpisy v Clintonově strojírně neumožňovaly odbory. Aby se tomu vyhnul, vytvořil H. K. Ferguson stoprocentní vlastnictví dceřiná společnost, společnost Fercleve Corporation (od Fergusona z Clevelandu) a okres Manhattan ji uzavřely s provozováním závodu za 11 000 $ měsíčně.[45][56] Provozní pracovníci nového závodu byli původně vyškoleni v pilotním závodu ve Filadelfii. V srpnu 1944 požádali Groves, Conant a Fox deset poddůstojnický muž z Zvláštní ženijní oddělení (SED) v Oak Ridge pro dobrovolníky s varováním, že práce bude nebezpečná. Všech deset se přihlásilo.[57] Spolu se čtyřmi zaměstnanci společnosti Fercleve byli posláni do Filadelfie, aby se dozvěděli o provozu elektrárny.[54]

Dozens of pipes, like a giant organ
Jiný pohled na sloupy

Dne 2. září 1944, SED Soukromé Arnold Kramish a dva civilisté, Peter N. Bragg, Jr., chemický inženýr NRL, a Douglas P. Meigs, zaměstnanec společnosti Fercleve, pracovali v převozní hale, když explodoval a praskl válec o obsahu hexafluoridu uranu o hmotnosti 600 liber (270 kg) blízké parní potrubí.[57][58] Pára reagovala s hexafluoridem uranu za vzniku kyselina fluorovodíková a tři muži byli těžce spáleni. Soukromé John D. Hoffman proběhl toxickým mrakem, aby je zachránil, ale Bragg a Meigs zemřeli na zranění. Dalších jedenáct mužů, včetně Kramisha a dalších čtyř vojáků, bylo zraněno, ale vzpamatovalo se. Hoffman, který utrpěl popáleniny, byl oceněn cenou Vojákova medaile, nejvyšší ocenění armády Spojených států za chrabrost v nebojové situaci, a jediné, které bylo uděleno členovi okresu Manhattan.[57][58][59] Bragg byl posmrtně vyznamenán Award Navy Meritorious Civilian Service dne 21. června 1993.[60]

Plukovník Stafford L. Warren, vedoucí lékařské sekce okresu Manhattan, odstranil vnitřní orgány mrtvých a poslal je zpět na analýzu do Oak Ridge. Byli pohřbeni bez nich.[57] Vyšetřování zjistilo, že nehoda byla způsobena použitím ocelových lahví s niklovým obložením namísto bezešvých niklových lahví, protože armáda zabránila výrobě niklu.[59] Nemocnice námořnictva neměla postupy pro léčbu lidí vystavených hexafluoridu uranu, proto je vyvinula Warrenova lékařská sekce. Groves nařídil zastavení výcviku v pilotním závodu ve Filadelfii, takže Abelson a 15 jeho zaměstnanců se přestěhovali do Oak Ridge, aby tam trénovali personál.[61]

Ve výrobním závodě nedošlo k žádným smrtelným nehodám,[57] ačkoli měl vyšší míru nehodovosti než ostatní výrobní zařízení projektu Manhattan kvůli spěchu s uvedením do provozu. Když se posádky pokusily spustit první regál, došlo v důsledku unikající páry k silnému hluku a oblaku páry. To by normálně vedlo k odstavení, ale pod tlakem na uvedení zařízení do provozu neměl vedoucí závodu Fercleve jinou možnost, než pokračovat.[61] V říjnu závod vyprodukoval pouze 4,8 kg 0,852% uranu 235. Úniky omezovaly produkci a vynucené odstavení v příštích několika měsících, ale v červnu 1945 vyprodukovalo 12 730 liber (5 770 kg).[61] Za normálního provozu byla z každého okruhu každých 285 minut odebrána 1 libra (0,45 kg) produktu. Se čtyřmi okruhy na stojan mohl každý stojan vyprodukovat 20 liber (9,1 kg) denně.[62] Do března 1945 bylo v provozu všech 21 výrobních stojanů. Zpočátku byl výstup S-50 přiváděn do Y-12, ale od března 1945 byly všechny tři procesy obohacování spuštěny v sérii. S-50 se stal prvním stupněm a obohatil se z 0,71% na 0,89%. Tento materiál byl přiváděn do procesu plynné difúze v závodě K-25, který produkoval produkt obohacený na přibližně 23%. To bylo zase přiváděno do Y-12, což ji zvýšilo na přibližně 89%, což je dostačující pro jaderné zbraně.[63] Celková produkce S-50 byla 56 504 liber (25 630 kg).[62] Odhadovalo se, že závod S-50 zrychlil výrobu obohaceného uranu použitého v EU Chlapeček bomba použitá v atomové bombardování Hirošimy o týden.[64] „Kdybych ocenil možnosti tepelné difúze,“ napsal později Groves, „šli bychom do toho mnohem dříve, zabrali bychom trochu více času konstrukci zařízení a udělali to mnohem větší a lepší. výroba U-235 v červnu a červenci 1945 by byla citelná. “[45]

A large dark-coloured rectangular building and a smaller building with three smokestacks. In the background is the river. The steam plant is a small building with two smokestacks.
Oblast S-50, při pohledu směrem k řece Clinch. Nová parní elektrárna a nádrže na skladování oleje

Poválečné roky

Brzy poté, co válka skončila v srpnu 1945, podplukovník Arthur V. Peterson,[64] důstojník okresu Manhattan s celkovou odpovědností za výrobu štěpitelný materiál,[65] doporučil umístit závod S-50 do pohotovostního režimu. Okres Manhattan nařídil odstavení závodu dne 4. září 1945.[64] Bylo to jediné výrobní zařízení na výrobu kapalné tepelné difúze, jaké bylo kdy postaveno, ale jeho účinnost nemohla konkurovat účinnosti plynového difúzního zařízení.[66] Sloupy byly vypuštěny a vyčištěny a všichni zaměstnanci dostali oznámení o blížícím se dvou týdnech Ukončení pracovního poměru.[42] Veškerá výroba přestala do 9. září a poslední přívod hexafluoridu uranu byl odeslán do K-25 ke zpracování.[64] Propouštění začalo 18. září. Do této doby dobrovolné rezignace snížily mzdy společnosti Fercleve z válečného vrcholu 1600 pracovníků na přibližně 900. Na konci září jich zůstalo jen 241. Smlouva společnosti Fercleve byla ukončena 31. října a odpovědnost za budovy závodu S-50 byla převedena na kancelář K-25. Fercleve propustil poslední zaměstnance dne 16. února 1946.[42]

Počínaje květnem 1946 byly budovy závodu S-50 využívány nikoli jako výrobní zařízení, ale jako Armáda Spojených států vzdušné síly ' Jaderná energie pro pohon letadel (NEPA). Fairchild Aircraft provedl tam řadu experimentů zahrnujících berylium.[67] Pracovníci také vyráběli bloky obohaceného uranu a grafit.[66] NEPA fungovala až do května 1951, kdy byla nahrazena kloubem Komise pro atomovou energii -United States Air Force Jaderný pohon letadla projekt.[68] Závod S-50 byl rozebrán na konci 40. let. Zařízení bylo odvezeno do oblasti elektrárny K-25, kde bylo uloženo před záchranou nebo pohřbením.[66]

Poznámky

  1. ^ A b Hewlett & Anderson 1962, s. 10–14.
  2. ^ Rhodes 1986, s. 251–254.
  3. ^ Rhodes 1986, str. 256–263.
  4. ^ Jones 1985, str. 12.
  5. ^ Bohr & Wheeler 1939, str. 426–450.
  6. ^ Wheeler & Ford 1998, s. 27–28.
  7. ^ Smyth 1945, str. 32.
  8. ^ Rhodes 1986, str. 322–325.
  9. ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 42.
  10. ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 29–30.
  11. ^ Frisch 1979, str. 126.
  12. ^ Abelson, Rosen & Hoover 1951, s. 19–22.
  13. ^ Chapman & Dootson 1917, str. 248–253.
  14. ^ Chapman & Cowling 1970, str. 268.
  15. ^ A b Brown & MacDonald 1977, str. 301.
  16. ^ Smyth 1945, s. 161–162.
  17. ^ Clusius a Dickel 1938, str. 546.
  18. ^ A b C Reed 2011, str. 164–165.
  19. ^ Rhodes 1986, str. 273–275.
  20. ^ Abelson 1939, str. 418.
  21. ^ McMillan & Abelson 1940, str. 1185–1186.
  22. ^ Rhodes 1986, str. 348–351.
  23. ^ A b C d E F G Abelson, Rosen & Hoover 1951, str. 29–31.
  24. ^ A b C d E Brown & MacDonald 1977, str. 301–302.
  25. ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 66.
  26. ^ Jones 1985, str. 173.
  27. ^ Reed 2011, str. 168.
  28. ^ A b Reed 2011, s. 169–170.
  29. ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 169.
  30. ^ Háje 1962, str. 23.
  31. ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 75.
  32. ^ A b C d Hewlett & Anderson 1962, s. 169–170.
  33. ^ A b C Ahern 2003, str. 224–225.
  34. ^ A b Reed 2011, s. 170–171.
  35. ^ A b C d E F Hewlett & Anderson 1962, s. 170–172.
  36. ^ Reed 2011, str. 172.
  37. ^ A b Ahern 2003, str. 226.
  38. ^ A b C Abelson, Rosen & Hoover 1951, str. 33.
  39. ^ Rhodes 1986, str. 551.
  40. ^ Reed 2011, str. 173.
  41. ^ Ahern 2003, str. 231.
  42. ^ A b C Reed 2011, str. 179.
  43. ^ A b Rhodes 1986, str. 552.
  44. ^ Reed 2011, str. 174.
  45. ^ A b C Háje 1962, str. 120.
  46. ^ Smyth 1945, str. 202.
  47. ^ A b Jones 1985, str. 176.
  48. ^ Jones 1985, str. 177.
  49. ^ A b Brown & MacDonald 1977, str. 303.
  50. ^ A b Jones 1985, str. 178.
  51. ^ A b C Reed 2011, str. 175.
  52. ^ A b C d Brown & MacDonald 1977, str. 305.
  53. ^ A b C d Brown & MacDonald 1977, str. 304.
  54. ^ A b C Jones 1985, str. 179.
  55. ^ „Virtuální muzeum K-25 - prohlídka webu“. Ministerstvo energetiky Spojených států. Citováno 10. prosince 2016.
  56. ^ Jones 1985, str. 180.
  57. ^ A b C d E Kramish, Arnold (15. prosince 1991). „Byli také hrdinové“. The Washington Post. Citováno 9. prosince 2016.
  58. ^ A b "Atomové nehody". Atomic Heritage Foundation. Citováno 9. prosince 2016.
  59. ^ A b Ahern 2003, str. 176–177.
  60. ^ „Peter N. Bragg, Jr.“. Arkansas Academy of Chemical Engineers. Citováno 9. prosince 2016.
  61. ^ A b C Jones 1985, s. 180–183.
  62. ^ A b „Historie okresu Manhattan - projekt VI. Kapalné tepelné difúze (S-50) - tajný dodatek“ (PDF). Ministerstvo energetiky. Citováno 10. prosince 2016.
  63. ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 300–302.
  64. ^ A b C d Hewlett & Anderson 1962, str. 624.
  65. ^ „Arthur V.“ Pete „Peterson, Nuclear Pioneer, zemře v 95“. Westport teď. Westport, Connecticut. 2. dubna 2008. Citováno 23. prosince 2015.
  66. ^ A b C „Souhrnný profil webu pro projekt kapalné tepelné difúze S-50“ (PDF). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH). Citováno 7. prosince 2016.
  67. ^ „Zařízení na tepelnou difúzi Oak Ridge“. Projekt pomoci žadatelům o energii. Citováno 7. prosince 2016.
  68. ^ „Program rozpadu atomových letadel“. Megazon. Worcesterský polytechnický institut. 1993. Citováno 7. prosince 2016.

Reference

externí odkazy