Laboratorio metalúrgico
Antiguo laboratorio de la Universidad de Chicago, parte del Proyecto Manhattan

Laboratorio metalúrgico
El Eckhart Hall de la Universidad de Chicago se utilizó para las oficinas administrativas del Proyecto Metalúrgico.
EstablecidoFebrero de 1942 – julio de 1946 ( 1942-02 ) ( 1946-07 )
Tipo de investigaciónclasificado
Presupuesto30,69 millones de dólares (1943-1946)
Campo de investigación
Química y metalurgia del plutonio , diseño de reactores nucleares
DirectorRichard L. Doan
Samuel K. Allison
Joyce C. Stearns
Farrington Daniels
Personal2.008 el 1 de julio de 1944
UbicaciónChicago , Illinois , Estados Unidos
41°47′25″N 87°35′56″O / 41.79028, -87.59889
Agencia operadora
Universidad de Chicago
Arthur Compton
Enrico Fermi
James Franck
Glenn Seaborg
Eugene Wigner

El Laboratorio Metalúrgico (o Met Lab ) fue un laboratorio científico que funcionó entre 1942 y 1946 en la Universidad de Chicago . Fue fundado en febrero de 1942 y se convirtió en el Laboratorio Nacional Argonne en julio de 1946.

El laboratorio se estableció en febrero de 1942 para estudiar y utilizar el plutonio, un elemento químico recién descubierto . Investigó la química y la metalurgia del plutonio, diseñó los primeros reactores nucleares del mundo para producirlo y desarrolló procesos químicos para separarlo de otros elementos. En agosto de 1942, la sección química del laboratorio fue la primera en separar químicamente una muestra pesada de plutonio y, el 2 de diciembre de 1942, el Met Lab produjo la primera reacción nuclear en cadena controlada en el reactor Chicago Pile-1 , que se construyó bajo las gradas del antiguo estadio de fútbol de la universidad, Stagg Field .

El Laboratorio Metalúrgico fue creado como parte del Proyecto Metalúrgico, bajo el Comité S-1 , y también conocido como Proyecto "Pile" o "X-10", dirigido por el profesor de Chicago Arthur H. Compton , premio Nobel . A su vez, se convirtió en parte del Proyecto Manhattan , el esfuerzo aliado para desarrollar la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial . El Laboratorio Metalúrgico fue dirigido sucesivamente por Richard L. Doan, Samuel K. Allison , Joyce C. Stearns y Farrington Daniels . Entre los científicos que trabajaron allí se encontraban Enrico Fermi , James Franck , Eugene Wigner y Glenn Seaborg . Compton asignó a Robert Oppenheimer para que se hiciera cargo de la investigación sobre el diseño de bombas en junio de 1942, y eso se convirtió en el Proyecto Y independiente en noviembre. En su apogeo, el 1 de julio de 1944, el Met Lab tenía 2.008 empleados.

El Chicago Pile-1 fue trasladado pronto por el laboratorio al Sitio A , una ubicación más remota en las reservas forestales de Argonne , donde los materiales originales se utilizaron para construir un Chicago Pile-2 mejorado que se emplearía en nuevas investigaciones sobre los productos de la fisión nuclear. Otro reactor, el Chicago Pile-3 , se construyó en el sitio de Argonne a principios de 1944. Este fue el primer reactor del mundo en utilizar agua pesada como moderador de neutrones . Entró en estado crítico en mayo de 1944 y se puso en funcionamiento a plena potencia por primera vez en julio de 1944. El Laboratorio Metalúrgico también diseñó el reactor de grafito X-10 en Clinton Engineer Works en Oak Ridge, Tennessee , y el reactor B en Hanford Engineer Works en el estado de Washington .

Además de trabajar en el desarrollo de reactores, el Laboratorio Metalúrgico estudió la química y la metalurgia del plutonio y trabajó con DuPont para desarrollar el proceso de fosfato de bismuto utilizado para separar el plutonio del uranio. Cuando se hizo seguro que los reactores nucleares involucrarían materiales radiactivos a una escala gigantesca, hubo una considerable preocupación por los aspectos de salud y seguridad, y el estudio de los efectos biológicos de la radiación adquirió mayor importancia. Se descubrió que el plutonio, como el radio, era un buscador de huesos , lo que lo hacía especialmente peligroso. El Laboratorio Metalúrgico se convirtió en el primero de los laboratorios nacionales , el Laboratorio Nacional de Argonne , el 1 de julio de 1946. El trabajo del Met Lab también condujo a la creación del Instituto Enrico Fermi y el Instituto James Franck en la universidad.

Orígenes

El descubrimiento de la fisión nuclear en el uranio por los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann en diciembre de 1938, y su explicación teórica (y denominación) por Lise Meitner y Otto Frisch poco después, [1] abrieron la posibilidad de que los neutrones producidos por fisión pudieran crear una reacción nuclear en cadena controlada . En la Universidad de Columbia , Enrico Fermi y Leo Szilard comenzaron a explorar cómo se podría lograr esto. [2] En agosto de 1939, Szilard redactó una carta confidencial al presidente de los Estados Unidos , Franklin D. Roosevelt , advirtiendo de la posibilidad de un proyecto de arma nuclear alemán , y convenció a su viejo amigo y colaborador Albert Einstein para que la firmara. [3] Esto resultó en el apoyo a la investigación sobre la fisión nuclear por parte del gobierno de los EE. UU. [4]

En abril de 1941, el Comité Nacional de Investigación de Defensa (NDRC, por sus siglas en inglés) le pidió a Arthur Compton , profesor de física de la Universidad de Chicago y ganador del Premio Nobel , que informara sobre el programa de uranio. [5] Niels Bohr y John Wheeler teorizaron que los isótopos pesados ​​con números atómicos impares , como el plutonio-239 , eran fisionables . [6] Emilio Segrè y Glenn Seaborg de la Universidad de California produjeron 28 μg de plutonio en el ciclotrón de 60 pulgadas allí en mayo de 1941, y descubrieron que tenía 1,7 veces la sección transversal de captura de neutrones térmicos del uranio-235. Si bien se podían crear cantidades minúsculas de plutonio-239 en ciclotrones, no era factible producir una gran cantidad de esa manera. [7] Compton consultó con Eugene Wigner, de la Universidad de Princeton, sobre cómo se podría producir plutonio en un reactor nuclear , y con Robert Serber, de la Universidad de Illinois, sobre cómo el plutonio producido en un reactor podría luego separarse químicamente del uranio del que se había obtenido. [8]

El 20 de diciembre, poco después del ataque japonés a Pearl Harbor que llevó a Estados Unidos a la guerra, Compton fue puesto a cargo del proyecto de plutonio. [9] [10] Sus objetivos eran producir reactores para convertir uranio en plutonio, encontrar formas de separar químicamente el plutonio del uranio y diseñar y construir una bomba atómica. [11] [6] Aunque todavía no se había construido un reactor exitoso, los científicos ya habían producido varios conceptos de diseño diferentes pero prometedores. Le correspondió a Compton decidir cuál de ellos debía implementarse. [12] Propuso un ambicioso cronograma que apuntaba a lograr una reacción nuclear en cadena controlada para enero de 1943 y tener una bomba atómica entregable para enero de 1945. [11]

Compton consideró que tener equipos en Columbia, Princeton, la Universidad de Chicago y la Universidad de California creaba demasiada duplicación y no suficiente colaboración, y decidió concentrar el trabajo en un solo lugar. Nadie quería mudarse y todos argumentaron a favor de su propia ubicación. En enero de 1942, poco después de que Estados Unidos entrara en la Segunda Guerra Mundial, Compton decidió concentrar el trabajo en su propia ubicación, la Universidad de Chicago, donde sabía que tenía el apoyo incondicional de la administración de la universidad, [13] mientras que Columbia estaba involucrada en esfuerzos de enriquecimiento de uranio y dudaba en agregar otro proyecto secreto. [14] Otros factores que contribuyeron a la decisión fueron la ubicación central de Chicago y la disponibilidad de científicos, técnicos e instalaciones en el Medio Oeste que aún no habían sido arrebatados por el trabajo de guerra. [13] La vivienda estaba más disponible y una ciudad del interior era menos vulnerable a los ataques enemigos. [15]

Personal

Arthur H. Compton (izquierda), jefe del Proyecto Metalúrgico, con Martin D. Whitaker , director de los Laboratorios Clinton

El nuevo centro de investigación se formó en febrero de 1942 y se denominó "Laboratorio Metalúrgico" o "Met Lab". Se llevaban a cabo algunas actividades metalúrgicas reales, pero el nombre pretendía ser una tapadera para sus actividades. La Universidad de Chicago había estado considerando la posibilidad de establecer un instituto de investigación sobre metales y, de hecho, lo haría después de la guerra, por lo que su creación atrajo poca atención. El proyecto de plutonio de Compton pasó a conocerse entonces como Proyecto Metalúrgico. [16] El Laboratorio Metalúrgico fue administrado por la Universidad de Chicago bajo contrato con la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD). [17]

Más de 5.000 personas en 70 grupos de investigación participaron en el Proyecto Metalúrgico de Compton, [18] [19] también conocido como Proyecto "Pile" o "X-10", [20] de las cuales unas 2.000 trabajaban en el Laboratorio Metalúrgico de Chicago. [18] [19] A pesar de los buenos salarios que se ofrecían, el reclutamiento era difícil. Había competencia por científicos e ingenieros de otros proyectos relacionados con la defensa, y Chicago era cara en comparación con las ciudades universitarias. [21]

Norman Hilberry fue director asociado del Proyecto Metalúrgico, y Richard L. Doan fue nombrado Director del Laboratorio Metalúrgico. [18] Si bien Doan era un administrador capaz, tuvo dificultades para ser aceptado como jefe del laboratorio, ya que no era académico. El 5 de mayo de 1943, Compton lo reemplazó por Samuel K. Allison y nombró a Henry D. Smyth como director asociado. [22] Inicialmente hubo tres grupos de física, encabezados por Allison, Fermi y Martin D. Whitaker . Frank Spedding estaba a cargo de la División de Química. Más tarde fue sucedido por Herbert McCoy y luego por James Franck . [18] Compton puso a Robert Oppenheimer a cargo del esfuerzo de diseño de la bomba en junio de 1942. En noviembre de 1942, esto se convirtió en un proyecto separado, conocido como Proyecto Y , que se ubicó en Los Álamos, Nuevo México . [23]

Después de que el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos se hiciera cargo del Proyecto Manhattan en agosto de 1942, el Distrito de Manhattan coordinó el trabajo. [24] A partir del 17 de febrero de 1943, Compton reportó al director del Proyecto Manhattan, el general de brigada Leslie R. Groves, Jr. , en lugar de la Sección S-1 de la OSRD . [25] El Distrito de Manhattan asumió la responsabilidad total del contrato del Laboratorio Metalúrgico el 1 de mayo de 1943. [24] El capitán JF Grafton fue designado ingeniero del área de Chicago en agosto de 1942. Fue sucedido por el capitán Arthur V. Peterson en diciembre de 1942. Peterson permaneció hasta octubre de 1944. El capitán JF McKinley se convirtió en ingeniero del área de Chicago el 1 de julio de 1945. [26]

Edificios

Al principio, la mayoría de las instalaciones del laboratorio fueron proporcionadas por la Universidad de Chicago. Los físicos ocuparon el espacio bajo las tribunas norte y oeste del Stagg Field y en el edificio de servicios, donde había un ciclotrón. Los químicos se hicieron cargo del laboratorio George Herbert Jones y del laboratorio químico Kent. El grupo de salud ocupó espacio en el edificio de anatomía, Drexel House, Billings Hospital y el laboratorio Killis y las oficinas administrativas se trasladaron al Eckhart Hall . [27] Szilard escribió más tarde que "la moral de los científicos casi podía representarse gráficamente contando el número de luces encendidas después de la cena en las oficinas del Eckhart Hall". [28] Cuando el proyecto superó su espacio en el Eckhart Hall, se trasladó al cercano Ryerson Hall. El laboratorio metalúrgico acabó ocupando 205.000 pies cuadrados (19.000 m2 ) de espacio del campus. Se realizaron modificaciones por un valor de aproximadamente 131.000 dólares a los edificios ocupados por el laboratorio, pero la Universidad de Chicago también tuvo que hacer modificaciones para los usuarios desplazados por él. [27]

Laboratorio Argonne en el “ Sitio A ”

La Universidad de Chicago puso a disposición del Distrito de Manhattan un terreno de 0,73 acres (0,30 ha) ocupado por canchas de tenis en un contrato de arrendamiento de un dólar, para la construcción de un nuevo edificio de química con 20.000 pies cuadrados (1.900 m2 ) de espacio. Stone and Webster comenzó a trabajar en él en septiembre de 1942 y se completó en diciembre. Pronto se descubrió que era demasiado pequeño y se agregó un terreno adyacente de 0,85 acres (0,34 ha) al contrato de arrendamiento, en el que se construyó un anexo de 30.000 pies cuadrados (2.800 m2 ) y se completó en noviembre de 1943. Luego se realizó un trabajo extenso en el sistema de ventilación para permitir que el laboratorio trabajara con plutonio de manera más segura. En abril de 1943, la universidad de Chicago puso a disposición un terreno que contenía una casa de hielo y establos, conocido como Sitio B, que fue remodelado para proporcionar 62.670 pies cuadrados (5.822 m2 ) de laboratorios y talleres para los grupos de salud y metalurgia. En marzo de 1944, el 124.º Arsenal de Artillería de Campaña fue arrendado al estado de Illinois para proporcionar más espacio y se arrendaron o construyeron alrededor de 360.000 pies cuadrados (33.000 m2) de espacio, a un costo de 2 millones de dólares. [ 29]

Por razones de seguridad, no era deseable ubicar las instalaciones para experimentos con reactores nucleares en la densamente poblada Chicago. [30] Compton seleccionó un sitio en el Bosque Argonne , parte del Distrito de Preservación Forestal del Condado de Cook , a unas 20 millas (32 km) al suroeste del centro de Chicago, conocido como ' Sitio A '. [30] El Departamento de Guerra arrendó 1.088 acres (440 ha) de tierra allí del Condado de Cook durante la duración de la guerra más un año por un dólar. La construcción de instalaciones que incluían laboratorios y edificios de servicio y un camino de acceso comenzó en septiembre de 1942 y se completó a principios de 1943. [31] Compton nombró a Fermi como el primer director del Laboratorio Argonne. [25]

Desarrollo de reactores

Pila de Chicago-1

El Stagg Field de la Universidad de Chicago. El estadio fue demolido en 1957.

Entre el 15 de septiembre y el 15 de noviembre de 1942, los grupos dirigidos por Herbert L. Anderson y Walter Zinn construyeron dieciséis reactores experimentales (conocidos en ese momento como "pilas") bajo las gradas de Stagg Field. [32] Fermi diseñó una nueva pila de uranio y grafito que podría ser llevada a la criticidad en una reacción nuclear controlada y autosostenida . [33] La construcción en Argonne se retrasó debido a la dificultad de Stone & Webster para reclutar suficientes trabajadores calificados y obtener los materiales de construcción necesarios. Esto llevó a una disputa industrial, con trabajadores sindicalizados tomando medidas por el reclutamiento de mano de obra no sindicalizada. [34] Cuando quedó claro que los materiales para la nueva pila de Fermi estarían disponibles antes de que se completara la nueva estructura, Compton aprobó una propuesta de Fermi para construir la pila debajo de las gradas de Stagg Field. [35]

La construcción del reactor, conocido como Chicago Pile-1 (CP-1), comenzó en la mañana del 16 de noviembre de 1942. [36] El trabajo se llevó a cabo en turnos de doce horas, con un turno de día bajo la dirección de Zinn y un turno de noche bajo la dirección de Anderson. [37] Cuando se completó, el marco de madera sostenía una estructura de forma elíptica, de 20 pies (6,1 m) de alto, 6 pies (1,8 m) de ancho en los extremos y 25 pies (7,6 m) de ancho en el medio. [38] Contenía 6 toneladas cortas (5,4 t) de uranio metálico, 50 toneladas cortas (45 t) de óxido de uranio y 400 toneladas cortas (360 t) de grafito, con un costo estimado de $ 2,7 millones. [39] El 2 de diciembre de 1942, logró la primera reacción nuclear autosostenida controlada. [40] El 12 de diciembre de 1942, la potencia de salida del CP-1 se incrementó a 200 W, suficiente para alimentar una bombilla. Al carecer de protección de cualquier tipo, era un peligro de radiación para todos los que se encontraban en las inmediaciones. A partir de entonces, las pruebas continuaron con la potencia más baja de 0,5 W. [41]

Pila de Chicago-2

El funcionamiento de Chicago Pile-1 finalizó el 28 de febrero de 1943. Fue desmantelado y trasladado a Argonne, [42] [43] [44] donde se utilizaron los materiales originales para construir Chicago Pile-2 (CP-2). En lugar de ser esférico, el nuevo reactor se construyó con forma de cubo, de unos 7,6 m de altura con una base de aproximadamente 9,1 m cuadrados. Estaba rodeado por paredes de hormigón de 1,5 m de espesor que actuaban como escudo contra la radiación , y con protección superior de 15 cm de plomo y 130 cm de madera. Se utilizó más uranio, por lo que contenía 47 t de uranio y 428 t de grafito. No se proporcionó ningún sistema de refrigeración, ya que solo funcionaba a unos pocos kilovatios. [45] El CP-2 entró en funcionamiento en marzo de 1943. [46] [47]

Pila de Chicago-3

Pila de Chicago-3

Un segundo reactor, conocido como Chicago Pile-3 , o CP-3, fue construido en el sitio de Argonne a principios de 1944. Este fue el primer reactor del mundo en usar agua pesada como moderador de neutrones . No había estado disponible cuando se construyó el CP-1, pero ahora estaba disponible en cantidad gracias al Proyecto P-9 del Proyecto Manhattan . [48] El reactor era un gran tanque de aluminio, de 6 pies (1,8 m) de diámetro, que estaba lleno de agua pesada, que pesaba alrededor de 6,5 toneladas cortas (5,9 t). La cubierta estaba perforada por agujeros espaciados regularmente a través de los cuales 121 barras de uranio revestidas de aluminio se proyectaban hacia el agua pesada. El tanque estaba rodeado por un reflector de neutrones de grafito , que a su vez estaba rodeado por un escudo de plomo y por hormigón. El blindaje en la parte superior del reactor consistía en capas de ladrillos removibles de 1 pie (30 cm) cuadrados compuestos de capas de hierro y masonita . El agua pesada se enfriaba con un intercambiador de calor refrigerado por agua . Además de las barras de control, había un mecanismo de emergencia para verter el agua pesada en un tanque situado debajo. [45] La construcción comenzó el 1 de enero de 1944. [49] El reactor entró en estado crítico en mayo de 1944 y se puso en funcionamiento por primera vez a plena potencia de 300 kW en julio de 1944. [45]

Durante la guerra, Zinn permitió que funcionara las 24 horas del día y su diseño facilitó la realización de experimentos. [50] Esto incluía pruebas para investigar las propiedades de isótopos como el tritio y determinar la sección eficaz de captura de neutrones de elementos y compuestos que podrían usarse para construir futuros reactores o que se encuentran en impurezas. También se utilizaron para ensayos de instrumentación y en experimentos para determinar la estabilidad térmica de los materiales y para capacitar a los operadores. [45] [51]

Pilas de producción

El diseño de los reactores para la producción de plutonio implicó varios problemas, no sólo de física nuclear sino también de ingeniería y construcción. Cuestiones como el efecto a largo plazo de la radiación sobre los materiales recibieron considerable atención del Laboratorio Metalúrgico. [52] Se consideraron dos tipos de reactores: homogéneos, en los que el moderador y el combustible estaban mezclados, y heterogéneos, en los que el moderador y el combustible estaban dispuestos en una configuración reticular. [53] A finales de 1941, el análisis matemático había demostrado que el diseño reticular tenía ventajas sobre el tipo homogéneo, por lo que se eligió para el CP-1 y también para los reactores de producción posteriores. Para un moderador de neutrones, se eligió el grafito sobre la base de su disponibilidad en comparación con el berilio o el agua pesada. [54]

Nuevo edificio de química en el campus de la Universidad de Chicago. La torre gótica del Stagg Field apenas se ve al fondo, a la izquierda.

La decisión de qué refrigerante utilizar suscitó más debate. La primera opción del laboratorio metalúrgico fue el helio , porque podía ser tanto refrigerante como moderador de neutrones. No se pasaron por alto las dificultades de su uso. Se necesitarían grandes cantidades y tendría que ser muy puro, sin impurezas que absorbieran neutrones . Se necesitarían sopladores especiales para hacer circular el gas a través del reactor y habría que resolver el problema de las fugas de gases radiactivos. Ninguno de estos problemas se consideró insuperable. La decisión de utilizar helio se comunicó a DuPont , la empresa responsable de la construcción de los reactores de producción, y fue aceptada inicialmente. [55]

A principios de 1943, Wigner y su grupo teórico, que incluía a Alvin Weinberg , Katharine Way , Leo Ohlinger, Gale Young y Edward Creutz, elaboraron un diseño para un reactor de producción con refrigeración por agua. [56] La elección del agua como refrigerante fue controvertida, ya que se sabía que absorbía neutrones, reduciendo así la eficiencia del reactor, pero Wigner confiaba en que los cálculos de su grupo eran correctos y que con el grafito y el uranio más puros que ahora estaban disponibles, el agua funcionaría, mientras que las dificultades técnicas implicadas en el uso de helio como refrigerante retrasarían el proyecto. [57]

El diseño utilizaba una fina capa de aluminio para proteger el uranio de la corrosión provocada por el agua de refrigeración. Se introducirían por canales en el reactor trozos cilíndricos de uranio con camisas de aluminio que caerían por el otro lado, en un estanque de refrigeración. Una vez que la radiactividad disminuyera, se retirarían los trozos y se extraería el plutonio. [58] Después de revisar los dos diseños, los ingenieros de DuPont eligieron el refrigerado por agua. [59] En 1959 se concedería una patente para el diseño del reactor a nombre de Creutz, Ohlinger, Weinberg, Wigner y Young. [60]

El uso de agua como refrigerante planteó el problema de la corrosión y oxidación de los tubos de aluminio. El Laboratorio Metalúrgico probó varios aditivos en el agua para determinar su efecto. Se descubrió que la corrosión se minimizaba cuando el agua era ligeramente ácida, por lo que se añadió ácido sulfúrico diluido al agua para darle un pH de 6,5. También se introdujeron otros aditivos como silicato de sodio , dicromato de sodio y ácido oxálico en el agua para evitar la acumulación de una película que pudiera inhibir la circulación del agua de refrigeración. [61] Los cilindros de combustible recibieron una cubierta de aluminio para proteger el uranio metálico de la corrosión que se produciría si entrara en contacto con el agua y para evitar la liberación de productos de fisión radiactivos gaseosos que podrían formarse cuando se irradiaran. Se eligió el aluminio porque el revestimiento tenía que transmitir calor pero no absorber demasiados neutrones. [62] Se prestó especial atención al proceso de enlatado del aluminio, ya que las lingotes rotos podían atascar o dañar los canales del reactor y los agujeros más pequeños podían liberar gases radiactivos. El Laboratorio Metalúrgico investigó los regímenes de producción y prueba para el proceso de enlatado. [61]

Un área importante de investigación se refería al efecto Wigner . [63] Bajo el bombardeo de neutrones, los átomos de carbono en el moderador de grafito pueden ser expulsados ​​de la estructura cristalina del grafito. Con el tiempo, esto hace que el grafito se caliente y se hinche. [64] La investigación del problema llevaría la mayor parte de 1946 antes de que se encontrara una solución. [65]

Química y metalurgia

Laboratorio en el nuevo edificio de química de la Universidad de Chicago

El trabajo metalúrgico se concentró en el uranio y el plutonio. Aunque se había descubierto más de un siglo antes, se sabía poco sobre el uranio, como lo demuestra el hecho de que muchas referencias dieron una cifra para su punto de fusión que estaba equivocada por casi 500 °F (280 °C). Edward Creutz lo investigó y descubrió que en el rango de temperatura adecuado, el uranio podía martillarse y laminarse, y estirarse hasta formar las barras requeridas por el diseño del reactor de producción. Se descubrió que cuando se cortaba el uranio, las virutas estallaban en llamas. Trabajando con Alcoa y General Electric , el Laboratorio Metalúrgico ideó un método para soldar la cubierta de aluminio a la barra de uranio. [66]

En abril de 1942, Compton, Spedding y Hilberry, presionados para identificar una fuente de uranio procesado, se reunieron con Edward Mallinckrodt en la sede de su empresa química en San Luis, Misuri. La empresa ideó e implementó una novedosa técnica de procesamiento de uranio utilizando éter, presentó materiales de prueba exitosos a mediados de mayo, suministró el material para la primera reacción autosostenible en diciembre y había satisfecho la totalidad del pedido del proyecto de las primeras sesenta toneladas antes de que se firmara el contrato. [67]

La metalurgia del plutonio era completamente desconocida, pues había sido descubierta recientemente. En agosto de 1942, el equipo de Seaborg aisló químicamente la primera cantidad pesable de plutonio a partir del uranio irradiado en el Laboratorio Jones. [68] [69] Hasta que los reactores estuvieron disponibles, se producían cantidades minúsculas de plutonio en el ciclotrón de la Universidad de Washington en St. Louis . [70] La división de química trabajó con DuPont para desarrollar el proceso de fosfato de bismuto utilizado para separar el plutonio del uranio. [49]

Salud y seguridad

Los peligros del envenenamiento por radiación se habían hecho bien conocidos debido a la experiencia de los pintores de esferas de radio . Cuando se hizo seguro que los reactores nucleares involucrarían materiales radiactivos a una escala gigantesca, hubo una considerable preocupación acerca de los aspectos de salud y seguridad. Robert S. Stone, que había trabajado con Ernest Lawrence en la Universidad de California, fue reclutado para dirigir el programa de salud y seguridad del Proyecto Metalúrgico. Simeon Cutler, un radiólogo, asumió la responsabilidad de la seguridad radiológica en Chicago, antes de pasar a dirigir el programa en el Sitio Hanford . Groves nombró a Stafford L. Warren de la Universidad de Rochester como jefe de la Sección Médica del Proyecto Manhattan. Con el tiempo, el estudio de los efectos biológicos de la radiación adquirió mayor importancia. Se descubrió que el plutonio, como el radio, era un buscador de huesos , lo que lo hacía especialmente peligroso. [71]

La División de Salud del Laboratorio Metalúrgico estableció estándares para la exposición a la radiación. Los trabajadores eran sometidos a pruebas rutinarias en las clínicas de la Universidad de Chicago, pero esto podía ser demasiado tarde. Se adquirieron dosímetros personales de fibra de cuarzo , así como dosímetros de placa de película , que registraban la dosis acumulada. [72] La División de Salud de Stone trabajó en estrecha colaboración con el Grupo de Instrumentación de William P. Jesse en la División de Física para desarrollar detectores, incluidos contadores Geiger portátiles . Herbert M. Parker creó una métrica para la exposición a la radiación que llamó el equivalente roentgen man o rem. Después de la guerra, esto reemplazó al roentgen como la medida estándar de exposición a la radiación. [73] El trabajo para evaluar la toxicidad del plutonio se puso en marcha cuando las semifábricas de plutonio en Clinton Engineer Works comenzaron a producirlo en 1943. El proyecto estableció un límite de 5 microgramos (μg) en el cuerpo, y las prácticas laborales y los lugares de trabajo en Chicago y Clinton se modificaron para garantizar que se cumpliera con este estándar. [74]

Actividades posteriores

Durante 1943 y 1944, el Laboratorio Metalúrgico se centró en poner en funcionamiento primero el reactor de grafito X-10 en Clinton Engineer Works, y luego el reactor B en el sitio de Hanford. A finales de 1944, el enfoque se había desplazado hacia la formación de operadores. Gran parte de la división de química se trasladó a Oak Ridge en octubre de 1943, [49] y mucho personal fue transferido a otros sitios del Proyecto Manhattan en 1944, en particular Hanford y Los Álamos. Fermi se convirtió en jefe de división en Los Álamos en septiembre de 1944, y Zinn se convirtió en el director del Laboratorio Argonne. Allison siguió en noviembre de 1944, llevándose consigo a gran parte del personal del Laboratorio Metalúrgico, incluida la mayor parte de la sección de instrumentos. Fue reemplazado por Joyce C. Stearns . [75] Farrington Daniels , [76] quien se convirtió en director asociado el 1 de septiembre de 1944, [75] sucedió a Stearns como director el 1 de julio de 1945. [77]

El arsenal del 124.º Cuerpo de Artillería de Campaña en 2006

En la medida de lo posible, la Universidad de Chicago intentó volver a emplear a los trabajadores que habían sido transferidos del Laboratorio Metalúrgico a otros proyectos una vez que su trabajo había terminado. [22] Reemplazar al personal era casi imposible, ya que Groves había ordenado una congelación de la dotación de personal. La única división que creció entre noviembre de 1944 y marzo de 1945 fue la división de salud; todas las demás perdieron el 20 por ciento o más de su personal. [75] De un pico de 2.008 empleados el 1 de julio de 1944, el número de personas que trabajaban en el Laboratorio Metalúrgico cayó a 1.444 el 1 de julio de 1945. [26]

El fin de la guerra no puso fin al flujo de salidas. Seaborg se fue el 17 de mayo de 1946, llevándose consigo gran parte de lo que quedaba de la división de química. El 11 de febrero de 1946, el Ejército llegó a un acuerdo con el presidente de la Universidad, Robert Hutchins, para que el personal y el equipo del Proyecto Metalúrgico pasaran a manos de un laboratorio regional con sede en Argonne, que la universidad todavía gestiona. [78] El 1 de julio de 1946, el Laboratorio Metalúrgico se convirtió en el Laboratorio Nacional de Argonne , el primer laboratorio nacional designado , [79] con Zinn como su primer director. [80] El nuevo laboratorio tenía 1.278 empleados el 31 de diciembre de 1946, [76] cuando terminó el Proyecto Manhattan y la responsabilidad de los laboratorios nacionales pasó a la Comisión de Energía Atómica , [81] que reemplazó al Proyecto Manhattan el 1 de enero de 1947. [82] El trabajo del Laboratorio Metalúrgico también condujo a la fundación del Instituto Enrico Fermi , así como del Instituto James Franck , en la Universidad de Chicago. [79]

Los pagos realizados a la Universidad de Chicago en virtud del contrato original sin fines de lucro del 1 de mayo de 1943 ascendieron a un total de 27.933.134,83 ​​dólares, que incluían 647.671,80 dólares en costes de construcción y remodelación. El contrato expiró el 30 de junio de 1946 y fue sustituido por un nuevo contrato, que finalizó el 31 de diciembre de 1946. Se pagaron otros 2.756.730,54 dólares en virtud de este contrato, de los cuales 161.636,10 dólares se gastaron en construcción y remodelación. Se pagaron 49.509,83 dólares adicionales a la Universidad de Chicago para la restauración de sus instalaciones. [83]

En 1974, el gobierno de los Estados Unidos comenzó a limpiar los antiguos sitios del Proyecto Manhattan bajo el Programa de Acción Correctiva de Sitios Anteriormente Utilizados (FUSRAP). Esto incluía aquellos utilizados por el Laboratorio Metalúrgico. Stagg Field había sido demolido en 1957, pero 23 ubicaciones en el Laboratorio Kent fueron descontaminadas en 1977, y otras 99 en el Laboratorio Eckhart, Ryerson y Jones en 1984. Alrededor de 600 pies cúbicos (17 m 3 ) de desechos sólidos y tres tambores de 55 galones de desechos líquidos fueron recolectados y enviados a varios sitios para su eliminación. [84] La Comisión de Energía Atómica finalizó su contrato de arrendamiento en el sitio de Armory en 1951, y fue devuelto al estado de Illinois. Las pruebas realizadas en 1977, 1978 y 1987 indicaron niveles residuales de radiactividad que excedían las directrices del Departamento de Energía , por lo que se llevó a cabo una descontaminación en 1988 y 1989, después de lo cual el sitio fue declarado adecuado para su uso sin restricciones. [85]

Notas

  1. ^ Rhodes 1986, págs. 256-263.
  2. ^ Jones 1985, págs. 8-10.
  3. ^ The Atomic Heritage Foundation. «Carta de Einstein a Franklin D. Roosevelt». Archivado desde el original el 27 de octubre de 2012. Consultado el 26 de mayo de 2007 .
  4. ^ The Atomic Heritage Foundation. "¡Papá, esto requiere acción!". Archivado desde el original el 29 de octubre de 2012. Consultado el 26 de mayo de 2007 .
  5. ^ Hewlett y Anderson 1962, págs. 36-38.
  6. ^ desde Anderson 1975, pág. 82.
  7. ^ Salvetti 2001, págs. 192-193.
  8. ^ Hewlett y Anderson 1962, págs. 46-49.
  9. ^ Compton 1956, págs. 72–73.
  10. ^ Hewlett & Anderson 1962, págs. 50–51.
  11. ^ desde Hewlett & Anderson 1962, págs. 54-55.
  12. ^ Hewlett y Anderson 1962, págs. 180-181.
  13. ^ desde Rhodes 1986, págs. 399–400.
  14. ^ Anderson 1975, pág. 88.
  15. ^ Compton 1956, pág. 80.
  16. ^ Compton 1956, pág. 82.
  17. ^ Distrito de Manhattan 1947b, pág. S2.
  18. ^ abcd Compton 1956, pág. 83.
  19. ^Ab Jones 1985, pág. 636.
  20. ^ Distrito de Manhattan 1947a, págs. S2–S5, 1.1.
  21. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, págs. 24-25.
  22. ^ desde Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 25.
  23. ^ Compton 1956, págs. 127-131.
  24. ^ ab Distrito de Manhattan 1947b, pág. 2.1.
  25. ^ desde Holl, Hewlett y Harris 1997, págs. 21-22.
  26. ^ ab Distrito de Manhattan 1947b, pág. 7.2.
  27. ^ ab Distrito de Manhattan 1947b, págs. 2.3–2.5.
  28. ^ "Leo Szilard: Su versión de los hechos". Boletín de los científicos atómicos . 35 (4). Fundación Educativa para la Ciencia Nuclear: 32. Abril 1979. ISSN  0096-3402 . Consultado el 18 de diciembre de 2015 .
  29. ^ Distrito de Manhattan 1947b, págs. 2.7–2.8.
  30. ^ desde Jones 1985, págs. 46-47.
  31. ^ Distrito de Manhattan 1947b, pág. 2.6.
  32. ^ Anderson 1975, pág. 91.
  33. ^ Rhodes 1986, pág. 429.
  34. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 15.
  35. ^ Compton 1956, págs. 136-137.
  36. ^ Rhodes 1986, pág. 433.
  37. ^ Anderson 1975, págs. 91–92.
  38. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 16.
  39. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, págs. 16-17.
  40. ^ "CP-1 se vuelve crítico". Departamento de Energía. Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2010.
  41. ^ Distrito de Manhattan 1947b, pág. 3.9.
  42. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 23.
  43. ^ "Reactores diseñados por el Laboratorio Nacional Argonne: Chicago Pile 1". Laboratorio Nacional Argonne . 21 de mayo de 2013 . Consultado el 26 de julio de 2013 .
  44. ^ "Los átomos forjan una revolución científica". Laboratorio Nacional de Argonne . 10 de julio de 2012. Consultado el 26 de julio de 2013 .
  45. ^ abcd Distrito de Manhattan 1947b, págs. 3.13–3.14.
  46. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 428.
  47. ^ Fermi, Enrico (1946). "El desarrollo de la primera pila de reacción en cadena". Actas de la American Philosophical Society . 90 (1): 20–24. JSTOR  3301034.
  48. ^ Waltham 2002, págs. 8-9.
  49. ^ abc Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 26.
  50. ^ McNear, Claire (5 de marzo de 2009). "The Way Things Work: Nuclear waste". The Chicago Maroon . Consultado el 28 de noviembre de 2015 .
  51. ^ Wattenberg 1975, pág. 173.
  52. ^ Distrito de Manhattan 1947b, págs. 2.6–2.7.
  53. ^ Distrito de Manhattan 1947b, págs. 3.4–3.5.
  54. ^ Distrito de Manhattan 1947b, págs. 3.9–3.11.
  55. ^ Distrito de Manhattan 1947b, págs. 3.14–3.15.
  56. ^ Szanton 1992, págs. 217-218.
  57. ^ Weinberg 1994, págs. 22-24.
  58. ^ Compton 1956, pág. 167.
  59. ^ Distrito de Manhattan 1947b, pág. 3.16.
  60. ^ Hinman, George; Rose, David (2010). Edward Chester Creutz 1913–2009 (PDF) . Memorias biográficas. Washington, DC: Academia Nacional de Ciencias . Consultado el 6 de marzo de 2016 .
  61. ^ ab Distrito de Manhattan 1947b, págs. 4.5–4.7.
  62. ^ Smyth 1945, págs. 146-147.
  63. ^ Wigner, EP (1946). "Física teórica en el laboratorio metalúrgico de Chicago". Revista de Física Aplicada . 17 (11): 857–863. Bibcode :1946JAP....17..857W. doi :10.1063/1.1707653.
  64. ^ Distrito de Manhattan 1947b, págs. 5.1–5.2.
  65. ^ Hansen 1995, págs. 213-215.
  66. ^ Compton 1956, pág. 175.
  67. ^ "La historia de Mallinckrodt Chemical Works" (PDF) . herencia atómica . Mallincrkodt Chemical (1962). Archivado desde el original (PDF) el 15 de junio de 2021 . Consultado el 8 de marzo de 2020 .
  68. ^ Seaborg, GT (1977). Historia de la Sección CI del Laboratorio MET, abril de 1942 – abril de 1943 (informe). Laboratorio Lawrence Berkeley de la Universidad de California, Berkeley. doi : 10.2172/7110621 .
  69. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 14.
  70. ^ Compton 1956, pág. 176.
  71. ^ Compton 1956, págs. 180-181.
  72. ^ Hacker 1987, págs. 34–37.
  73. ^ Hacker 1987, págs. 40–42.
  74. ^ Hacker 1987, págs. 53–55.
  75. ^ abc Holl, Hewlett y Harris 1997, págs. 29-30.
  76. ^ ab Distrito de Manhattan 1947b, pág. 7.1.
  77. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 35.
  78. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 40.
  79. ^ ab Koppes, Steve. "Cómo la primera reacción en cadena cambió la ciencia". Universidad de Chicago . Consultado el 19 de diciembre de 2015 .
  80. ^ Holl, Hewlett y Harris 1997, pág. 46.
  81. ^ Jones 1985, pág. 600.
  82. ^ Groves 1962, págs. 394–398.
  83. ^ Distrito de Manhattan 1947b, págs. 2.2–2.3.
  84. ^ McNear, Claire (5 de marzo de 2009). "The Way Things Work: Nuclear waste". The Chicago Maroon . Consultado el 13 de enero de 2016 .
  85. ^ "Informe de las partes interesadas de FUSRAP" (PDF) . Departamento de Energía de los Estados Unidos . Mayo de 2013 . Consultado el 13 de enero de 2016 .

Referencias

  • Anderson, Herbert L. (1975). "Assisting Fermi". En Wilson, Jane (ed.). All In Our Time: The Reminiscences of Twelve Nuclear Pioneers (Todo en nuestro tiempo: las reminiscencias de doce pioneros nucleares) . Chicago, Illinois: Boletín de los científicos atómicos. págs. 66–104. OCLC  1982052.
  • Compton, Arthur (1956). Atomic Quest . Nueva York, Nueva York: Oxford University Press. OCLC  173307.
  • Groves, Leslie (1962). Ahora se puede contar: la historia del Proyecto Manhattan . Nueva York, Nueva York: Harper. ISBN 978-0-306-70738-4.OCLC 537684  .
  • Hacker, Barton C. (1987). La cola del dragón: seguridad radiológica en el Proyecto Manhattan, 1942-1946 . Berkeley, California: University of California Press. ISBN 978-0-520-05852-1.OCLC 13794117  .
  • Hansen, Chuck (1995). Volumen I: El desarrollo de las armas nucleares estadounidenses . Swords of Armageddon: desarrollo de las armas nucleares estadounidenses desde 1945. Sunnyvale, California: Chukelea Publications. ISBN 978-0-9791915-1-0.OCLC 231585284  .
  • Hewlett, Richard G. ; Anderson, Oscar E. (1962). "El nuevo mundo, 1939-1946" (PDF) . Física hoy . 15 (12): 62. Bibcode :1962PhT....15l..62H. doi :10.1063/1.3057919. ISBN 978-0-520-07186-5. OCLC  637004643 . Consultado el 26 de marzo de 2013 .
  • Holl, Jack M.; Hewlett, Richard G .; Harris, Ruth R. (1997). Laboratorio Nacional Argonne, 1946-1996 . Urbana, Illinois: University of Illinois Press. ISBN 978-0-252-02341-5.
  • Jones, Vincent (1985). Manhattan: The Army and the Atomic Bomb (PDF) . Washington, DC: Centro de Historia Militar del Ejército de los Estados Unidos. OCLC  10913875. Archivado desde el original (PDF) el 7 de octubre de 2014 . Consultado el 25 de agosto de 2013 .
  • Distrito de Manhattan (1947a). Historia del Distrito de Manhattan, Libro IV – Proyecto Pile X-10, Volumen 1 – Características generales (PDF) . Washington, DC: Distrito de Manhattan.
  • Distrito de Manhattan (1947b). Historia del Distrito de Manhattan, Libro IV – Proyecto Pile X-10, Volumen 2 – Investigación, Parte 1 – Laboratorio metalúrgico (PDF) . Washington, DC: Distrito de Manhattan.
  • Rhodes, Richard (1986). La fabricación de la bomba atómica . Nueva York, Nueva York: Simon & Schuster. ISBN 978-0-671-44133-3.OCLC 883475036  .
  • Salvetti, Carlo (2001). "El nacimiento de la energía nuclear: la pila de Fermi". En Bernardini, C.; Bonolis, Luisa (eds.). Enrico Fermi: su obra y legado. Bolonia, Italia: Società Italiana di Fisica: Springer. págs. 177-203. ISBN 978-88-7438-015-2.OCLC 56686431  .
  • Smyth, Henry DeWolf (1945). Energía atómica con fines militares; Informe oficial sobre el desarrollo de la bomba atómica bajo los auspicios del gobierno de los Estados Unidos, 1940-1945. Princeton, Nueva Jersey: Princeton University Press. ISBN 978-0-8047-1722-9.OCLC 265919046  .
  • Szanton, Andrew (1992). Los recuerdos de Eugene P. Wigner . Nueva York, Nueva York: Plenum. ISBN 978-0-306-44326-8.OCLC 612245667  .
  • Waltham, Chris (20 de junio de 2002). Una historia temprana del agua pesada . Vancouver, Columbia Británica: Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Columbia Británica. pp. physics/0206076. arXiv : physics/0206076 . Bibcode :2002physics...6076W.
  • Wattenberg, Albert (1975). "Presente en la creación". En Wilson, Jane (ed.). Todo en nuestro tiempo: las reminiscencias de doce pioneros nucleares . Chicago, Illinois: Boletín de los científicos atómicos. págs. 105–123. OCLC  1982052.
  • Weinberg, Alvin (1994). "La primera era nuclear: la vida y los tiempos de un reparador tecnológico". Physics Today . 48 (10): 63–64. Bibcode :1995PhT....48j..63W. doi :10.1063/1.2808209. ISBN 978-1-56396-358-2.OCLC 925205784  .
  • Instalaciones emblemáticas del Proyecto Manhattan
  • Vídeo de las tribunas occidentales de Stagg Field, Instituto para el Estudio de los Metales (Laboratorio Metalúrgico), Enrico Fermi y un experimento activo con CP-1
Obtenido de "https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Laboratorio_metalúrgico&oldid=1250342196"