ชิ้นส่วนของประวัติศาสตร์นิวเคลียร์กลับมามีชีวิตอีกครั้ง
Gretchen Ertl
มันซ่อนตัวอยู่ในห้องด้านข้างของห้องปฏิบัติการปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของ MIT ซึ่งถูกปกคลุมด้วยแผ่นโลหะบางๆ ทำให้ดูเหมือนตู้เก็บของขนาดใหญ่ แต่ภายในกล่องโลหะธรรมดานั้นเป็นชิ้นส่วนประวัติศาสตร์ที่สำคัญ—และเป็นประโยชน์สำหรับโครงการวิจัยและการศึกษาของ MIT ในด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์
กล่องบรรจุกองแกรไฟต์เอ็กซ์โปเนนเชียล ซึ่งเป็นรุ่นเล็กของนักฟิสิกส์ด้านอุปกรณ์ เอนริโก แฟร์มี สร้างขึ้นภายใต้อัฒจันทร์ของสนามฟุตบอลมหาวิทยาลัยชิคาโกเพื่อนำไปสู่ยุคปรมาณู การทดลองของ Fermi ในปี 1942 ใช้กราไฟท์เพื่อชะลอนิวตรอนที่เล็ดลอดออกมาจากแหล่งกำเนิดรังสีมากกว่าหนึ่งล้านเท่า นั่นทำให้พวกเขามีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมในแท่งยูเรเนียมที่สอดเข้าไปในกอง ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ฟิชชันที่มีการควบคุมครั้งแรกของโลก มันพิสูจน์ทฤษฎีที่นำไปสู่การระเบิดปรมาณูลูกแรกและไม่นานหลังจากนั้น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรก
ในปีต่อๆ มา หลังจากที่ความลับของการวิจัยในช่วงสงครามถูกยกเลิก มหาวิทยาลัยและห้องแล็บวิจัยทั่วประเทศต่างเร่งรีบเพื่อสร้างกองกราไฟท์ของตนเอง—รุ่นที่เล็กกว่าซึ่งจะไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แต่สามารถพัฒนาการวิจัยในเทคโนโลยีที่เพิ่งเริ่มต้นนี้ได้ Kord Smith, NUE '79, SM '79, PhD '80, MIT's KEPCO Professor of the Practice of Nuclear Science and Engineering กล่าวว่าอย่างน้อย 25 แห่งถูกสร้างขึ้น แต่ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 อุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ได้ตกลงอย่างมั่นคงในแนวทางที่แตกต่างออกไปในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบฟิชชัน โดยใช้น้ำธรรมดาหรือน้ำที่มีน้ำหนักมาก (ทำจากออกซิเจนและดิวเทอเรียม ซึ่งเป็นรูปแบบหนักของไฮโดรเจน) แทนกราไฟต์เพื่อทำให้นิวตรอนช้าลงและ อำนวยความสะดวกในการแตกตัว ภายในเวลาไม่กี่ปี กองกราไฟท์ที่เหลือส่วนใหญ่ถูกรื้อถอนหรือทำเป็นลูกเหม็น
MIT เป็นหนึ่งในบริษัทแรกๆ ที่สร้างกองกราไฟท์ในปี 1957 และอุปกรณ์นั้นใหญ่ที่สุดที่สร้างขึ้นหลัง Fermi's ที่ความกว้างครึ่งหนึ่งของของเดิม มันถูกปิดตัวลงเหมือนกับที่อื่น ๆ ที่เห็นได้ชัดในช่วงต้นทศวรรษ 60 และลืมไปที่นั่นจนกระทั่งศาสตราจารย์ Michael Short จาก NSE สงสัยว่ามีอะไรอยู่ในกล่องลึกลับ
เป็นเรื่องยากที่จะเชื่อว่าฉันไม่รู้ถึงการมีอยู่ของอุปกรณ์พิเศษนี้ แม้ว่าจะเคยเรียนในสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมนิวเคลียร์มาก่อนและได้รักษาความสัมพันธ์อันยาวนานกับ NSE ไว้ Smith ผู้สอนในแผนกนี้มาตั้งแต่ปี 2011 กล่าว แต่เมื่อเขารู้ว่ามันอยู่ที่นั่น เขาก็ออกไปและวิ่งไปพร้อมกับแผนการที่จะนำมันกลับมาใช้ใหม่—ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเขารู้ว่าจากการใช้งานที่ Kansas State ในปี 1970 ว่ามันมีประโยชน์สำหรับการวิจัยและการศึกษาอย่างไร และอีกส่วนหนึ่ง เพื่อฉลองครบรอบ 75 ปีการทดลองของ Fermi
อุปกรณ์ดังกล่าวโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นบล็อกรูปลูกบาศก์ขนาดใหญ่ที่ทำจากกราไฟท์บริสุทธิ์ ซึ่งเป็นวัสดุชนิดเดียวกับที่พบในไส้ดินสอ โดยมีรูเจาะผ่านเพื่อให้สามารถสอดแท่งยูเรเนียมได้ ผลิตจากยูเรเนียมธรรมชาติที่ไม่อิ่มตัว พวกมันปล่อยรังสีในระดับต่ำที่สามารถจัดการได้อย่างปลอดภัยด้วยมือเปล่า Smith กล่าว ซึ่ง Fermi และผู้ร่วมงานของเขาทำในปี 1942
อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่แค่ความคิดถึงหรือชิ้นส่วนของพิพิธภัณฑ์เท่านั้น การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ที่ใหม่กว่าหลายอย่าง เช่น เครื่องปฏิกรณ์แบบเตียงกรวดที่ออกแบบมาให้มีความปลอดภัยโดยเนื้อแท้และป้องกันการหลอมละลาย อาศัยเม็ดเชื้อเพลิงยูเรเนียมที่หุ้มด้วยกราไฟต์ แต่มีสถานที่น้อยมากในปัจจุบันที่จะดำเนินการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับพฤติกรรมของกราไฟท์ในสภาพแวดล้อมที่เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน
กองกราไฟท์ของ MIT ซึ่งทำจากอิฐกราไฟท์บริสุทธิ์ 30 ตันและยูเรเนียม 2.5 ตัน ได้ถูกนำกลับคืนสู่สภาพการทำงานแล้ว และสมาชิก NSE ได้ดำเนินการสร้างการทดลองครั้งประวัติศาสตร์ของ Fermi ขึ้นใหม่ในช่วงเวลาที่แน่นอนของการครบรอบ 75 ปีของงาน เมื่อวันที่ 2 ธันวาคม 2560 ที่เป็นจุดเริ่มต้นของชีวิตใหม่ของกอง
ในขณะที่การทดลองในศูนย์วิจัยนิวเคลียร์แห่งชาติที่สำคัญต้องใช้เวลาหลายเดือนในการวางแผนและขั้นตอนการสมัครที่เข้มงวด นักศึกษาจะสามารถสร้าง ทดสอบ และรับผลลัพธ์จากการทดลองในกองกราไฟท์ได้ภายในไม่กี่วัน Smith กล่าว นอกจากนี้ยังจะให้ประสบการณ์ตรงในการใช้งานเครื่องปฏิกรณ์
นักเรียนได้รับมอบหมายให้ใช้เสาเข็มในเดือนพฤษภาคมเพื่อทำการวัดรังสีในแหล่งกำเนิด ในฤดูใบไม้ร่วง หลักสูตร NSE สองหลักสูตรจะใช้หลักสูตรนี้ ความตื่นเต้นของนักเรียนนั้นยิ่งใหญ่มาก Smith กล่าว: พวกเขาทั้งหมดต้องการเติมเชื้อเพลิงด้วยตัวเอง!
