С-50 (Манхэттенский проект) - S-50 (Manhattan Project)

Координаты: 35 ° 54′58 ″ с.ш. 84 ° 24′43 ″ з.д. / 35.91611 ° с.ш. 84.41194 ° з.д. / 35.91611; -84.41194

Большое прямоугольное здание темного цвета и здание поменьше с тремя дымовыми трубами.
Здание термодиффузионного процесса на С-50. Здание на заднем плане с дымовыми трубами - электростанция К-25.

В Проект С-50 был Манхэттенский проект усилия по производству обогащенный уран к жидкая термодиффузия в течение Вторая Мировая Война. Это была одна из трех технологий обогащения урана, реализуемых Манхэттенским проектом.

Процесс термодиффузии жидкости не был одной из технологий обогащения, изначально выбранных для использования в Манхэттенском проекте, и был разработан независимо Филип Х. Абельсон и другие ученые из Лаборатория военно-морских исследований США. В первую очередь это было связано с сомнениями в технической осуществимости процесса, но соперничество между сервисами Армия США и ВМС США также сыграл свою роль.

Опытные установки построены на Военно-морская авиабаза Анакостия и Филадельфийская военно-морская верфь, и производственный комплекс на Clinton Engineer Works в Ок-Ридж, Теннесси. Это была единственная когда-либо построенная промышленная установка для термодиффузии жидкости. Он не мог обогатить уран в достаточной степени для использования в Атомная бомба, но он мог обеспечить немного обогащенный корм для Y-12 калютроны и К-25 газовая диффузия растения. Было подсчитано, что завод С-50 ускорил производство обогащенного урана, используемого в Маленький мальчик бомба, использованная в атомная бомбардировка Хиросимы на неделю.

Завод С-50 прекратил производство в сентябре 1945 года, но был вновь открыт в мае 1946 года и использовался ВВС армии США Ядерная энергия для двигателей самолетов (NEPA) проект. Завод снесли в конце 1940-х годов.

Фон

Открытие нейтрон к Джеймс Чедвик в 1932 г.,[1] за которым следует ядерное деление в уран немецкими химиками Отто Хан и Фриц Штрассманн в 1938 г.,[2] и его теоретическое объяснение (и обозначение) Лиз Мейтнер и Отто Роберт Фриш вскоре после,[3] открыла возможность ядерная цепная реакция с ураном.[1] Опасается, что Немецкий проект атомной бомбы разовьется ядерное оружие, особенно среди ученых, которые были беженцами из нацистской Германии и других фашистских стран, выражались в Письмо Эйнштейна-Сциларда. Это побудило провести предварительные исследования в Соединенных Штатах в конце 1939 года.[4]

Нильс Бор и Джон Арчибальд Уиллер применил модель капли жидкости из атомное ядро объяснить механизм ядерного деления.[5] Когда физики-экспериментаторы изучали деление, они обнаружили загадочные результаты. Джордж Плачек спросил Бор, почему уран, кажется, делится как с быстрыми, так и с медленными нейтронами. Идя на встречу с Уилером, Бор понял, что деление при низких энергиях происходит из-за уран-235 изотоп, в то время как при высоких энергиях это было в основном связано с гораздо более многочисленными уран-238 изотоп.[6] Первые составляют 0,714 процента атомов урана в природном уране, примерно один на каждые 140; Природный уран - это 99,28% урана-238. Также есть небольшое количество уран-234 0,006%.[7]

На Бирмингемский университет в Британии австралийский физик Марк Олифант назначил двух беженцев-физиков - Фриша и Рудольф Пайерлс - задача исследования возможности создания атомной бомбы, по иронии судьбы, поскольку их статус вражеских инопланетян не позволял им работать над секретными проектами, такими как радар.[8] Их март 1940 г. Меморандум Фриша – Пайерлса указал, что критическая масса урана-235 находился в пределах порядок величины 10 кг, что было достаточно, чтобы его можно было переносить бомбардировщик дня.[9] Исследование того, как разделение изотопов урана (обогащение урана ) могла быть достигнута, приобрела огромное значение.[10] Первой мыслью Фриша о том, как этого достичь, была жидкостная термодиффузия.[11]

Жидкая термодиффузия

Основная статья: Термофорез
Серия концентрических трубок. В центре находится пар, окруженный никелевой трубой, гексафторидом урана, медной трубой, водой и железной трубой.
Разрез колонны процесса термодиффузии

Процесс термодиффузии жидкости был основан на открытии Карл Людвиг в 1856 г. и позже Чарльз Соре в 1879 г., когда температурный градиент поддерживается в первоначально однородной соль Через некоторое время в растворе также будет существовать градиент концентрации. Это известно как Эффект Соре.[12] Дэвид Энског в 1911 г. и Сидней Чепмен в 1916 г. самостоятельно разработал Теория Чепмена – Энскога, который объяснил, что когда смесь двух газов проходит через температурный градиент, более тяжелый газ имеет тенденцию концентрироваться на холодном конце, а более легкий - на теплом. Это было экспериментально подтверждено Чепменом и Ф. В. Дутсоном в 1916 г.[13][14][15]

Поскольку горячие газы имеют тенденцию подниматься, а холодные - опускаться, это можно использовать как средство разделение изотопов. Этот процесс был впервые продемонстрирован Клаус Клузиус и Герхард Дикель в Германии в 1938 году, который использовал его для разделения изотопов неон. Они использовали аппарат, называемый «колонной», состоящий из вертикальной трубы с горячей проволокой по центру.[16][17] В Соединенных Штатах Артур Брэмли в Министерство сельского хозяйства США усовершенствована эта конструкция за счет использования концентрических трубок с разными температурами.[18]

Исследования и разработки

Филип Х. Абельсон был молодым физиком, удостоенным награды кандидат наук от Калифорнийский университет 8 мая 1939 г.[18] Он был одним из первых американских ученых, подтвердивших ядерное деление,[19] сообщая о своих результатах в статье, представленной в Физический обзор в феврале 1939 г.,[20] и сотрудничал с Эдвин Макмиллан об открытии нептуний.[21][22] Возвращаясь к Институт Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, где у него была должность, он заинтересовался разделением изотопов. В июле 1940 г. Росс Ганн от Лаборатория военно-морских исследований США (NRL) показал ему статью 1939 г. Гарольд Юри, и Абельсон был заинтригован возможностью использования процесса термодиффузии жидкости.[18] Он начал эксперименты с этим процессом в Отделе земного магнетизма Института Карнеги. С помощью хлорид калия (KCl), бромид калия (KBr), сульфат калия (K
2ТАК
4) и дихромат калия (K
2Cr
2О
7), ему удалось достичь коэффициента разделения 1,2 (20 процентов) от калий-39 и калий-41 изотопы.[23]

Следующим шагом было повторение экспериментов с ураном. Он изучил этот процесс с водными растворами солей урана, но обнаружил, что они имеют тенденцию к гидролизоваться в столбце. Только гексафторид урана (UF
6) казалось подходящим. В сентябре 1940 года Абельсон подошел к Россу Ганну и Лайман Дж. Бриггс, директор Национальное бюро стандартов, которые оба были членами Национальный комитет оборонных исследований (NDRC) Урановый комитет. NRL согласился выделить 2500 долларов в распоряжение Института Карнеги, чтобы Абельсон мог продолжить свою работу, и в октябре 1940 года Бриггс организовал его перевод в Бюро стандартов, где были лучшие помещения.[23]

Гексафторид урана не был легко доступен, поэтому Абельсон разработал свой собственный метод получения его в больших количествах в NRL путем фторирования более легко производимых тетрафторид урана при 350 ° C (662 ° F).[24][23] Первоначально этот небольшой завод поставлял гексафторид урана для исследований в г. Колумбийский университет, то Университет Вирджинии и NRL. В 1941 году Ганн и Абельсон разместили заказ на гексафторид урана в Harshaw Chemical Company в г. Кливленд, Огайо, используя процесс Абельсона. В начале 1942 года NDRC заключила с Харшоу контракт на строительство экспериментальной установки по производству 10 фунтов (4,5 кг) гексафторида урана в день. К весне 1942 года пилотный завод по производству гексафторида урана в Харшоу заработал, и DuPont также начали эксперименты с использованием процесса. Спрос на гексафторид урана вскоре резко вырос, и Harshaw и DuPont увеличили производство, чтобы удовлетворить его.[25]

Абельсон возвел в Бюро стандартов одиннадцать колонн, все диаметром примерно 1,5 дюйма (38 мм) и высотой от 2 до 12 футов (0,61–3,66 м). Испытания проводились с солями калия, а затем, в апреле 1941 г., с гексафторидом урана. 1 июня 1941 года Абельсон стал сотрудником НРЛ и перешел в Военно-морская авиабаза Анакостия. В сентябре 1941 года к нему присоединился Джон И. Гувер, который стал его заместителем. Там они построили экспериментальный завод с 36-футовыми (11 м) колоннами.[24][23] Пар обеспечивался газовым котлом мощностью 20 л.с. (15 кВт).[26] Им удалось разделить изотопы хлор, но аппарат был разрушен в ноябре продуктами разложения четыреххлористый углерод.[24][23] Следующий прогон показал разделение 2,5%, и было обнаружено, что оптимальное расстояние между колонками составляет от 0,21 до 0,38 мм (от 0,0083 до 0,0150 дюйма).[24] Абельсон расценил пробег 22 июня с результатом 9,6% как первое успешное испытание жидкой термодиффузии с гексафторидом урана. В июле ему удалось достичь 21%.[27]

Отношения с Манхэттенским проектом

В июле 1942 года НРЛ санкционировала создание опытной установки, которая начала работу 15 ноября.[23] На этот раз они использовали четырнадцать 48-футовых (15 м) колонн с расстоянием между ними 25 миллиметров (0,98 дюйма). Опытный завод работал без перебоев с 3 по 17 декабря 1942 года.[28] Полковник Лесли Р. Гровс младший, который был назначен ответственным за то, что впоследствии стало известно как Манхэттенский проект (но не делал этого еще два дня), посетил пилотный завод с заместителем районного инженера района Манхэттен, лейтенант полковник Кеннет Д. Николс 21 сентября и говорил с Ганном и Контр-адмирал Гарольд Г. Боуэн, старший, директор НРЛ. У Гроувса сложилось впечатление, что проект не реализуется с достаточной срочностью.[29][30] Проект был расширен, и Натан Розен присоединился к проекту в качестве физика-теоретика.[23] Гроувс снова посетил опытный завод 10 декабря 1942 г., на этот раз с Уоррен К. Льюис, профессор химическая инженерия из Массачусетский технологический институт и трое сотрудников DuPont. В своем отчете Льюис рекомендовал продолжить работу.[28]

Контр-адмирал Гарольд Г. Боуэн, старший за своим столом в военно-морском ведомстве в Вашингтоне, округ Колумбия, в годы Второй мировой войны.

Исполнительный комитет S-1 заменил Комитет по урану 19 июня 1942 года, исключив Ганна из числа его участников.[31] Он рассмотрел отчет Льюиса и передал свою рекомендацию Ванневар Буш, директор Управление научных исследований и разработок (ОСРД), в которую входил Исполнительный комитет С-1.[32] Отношения между OSRD и NRL не были хорошими; Боуэн раскритиковал его за отвлечение средств от NRL.[33] Буш помнил директиву президента от 17 марта 1942 г. Франклин Д. Рузвельт,[32] хотя и по его совету,[33] что военно-морской флот должен быть исключен из Манхэттенского проекта.[32] Он предпочитал работать с более близкими по духу Секретарь войны, Генри Стимсон, на которых он имел большее влияние.[33]

Джеймс Б. Конант, председатель NDRC и Исполнительного комитета S-1, был обеспокоен тем, что военно-морской флот реализует собственный ядерный проект, но Буш считал, что это не причинит вреда. Он встретился с Ганном в Анакостии 14 января 1943 года и объяснил ему ситуацию. Ганн ответил, что флот заинтересован в ядерная морская двигательная установка за атомные подводные лодки. Жидкая термодиффузия была жизнеспособным средством производства обогащенного урана, и все, что ему было нужно, это подробности о ядерный реактор дизайн, который, как он знал, преследовали Металлургическая лаборатория в Чикаго. Он не знал, что он уже построен Чикаго Пайл-1, действующий ядерный реактор. Буш не пожелал предоставить запрошенные данные, но договорился с контр-адмиралом. Уильям Р. Пурнелл, член Комитета по военной политике, который руководил Манхэттенским проектом, за попытки Абельсона получить дополнительную поддержку.[32]

На следующей неделе Бриггс, Юри и Эгер В. Мерфри от Исполнительного комитета S-1 вместе с Карлом Коэном и У. И. Томпсоном из Стандартное масло посетил пилотный завод в Анакостии. Они были впечатлены простотой процесса, но разочарованы тем, что обогащенный урановый продукт не был выведен с завода; производство было рассчитано путем измерения разницы в концентрации. Они подсчитали, что жидкостная термодиффузионная установка, способная производить 1 кг в день урана, обогащенного до 90% урана-235, потребует 21 800 36-футовых (11 м) колонн, каждая с коэффициентом разделения 30,7%. На строительство потребуется 18 месяцев, если исходить из важнейшего приоритета Манхэттенского проекта в отношении материалов. Это включало 1700 коротких тонн (1500 т) дефицитных медь для внешних трубок и никель для внутренней, которая должна противостоять коррозии паром и гексафторидом урана соответственно.[34][35]

Ориентировочная стоимость такого завода составляла около 32,6 миллиона долларов на строительство и 62 600 долларов в день в эксплуатации. Что убило предложение, так это то, что предприятию потребуется 600 дней для достижения равновесия, к этому времени было бы израсходовано 72 миллиона долларов, которые Исполнительный комитет S-1 округлил до 75 миллионов долларов. Если предположить, что работы начнутся немедленно, и установка будет работать в соответствии с проектом, обогащенный уран не может быть произведен до 1946 года. Мерфри предположил, что установка жидкой термодиффузии, производящая уран с обогащением до 10% урана-235, могла бы заменить нижние ступени установки. газовая диффузия завод, но исполком С-1 отказался от этого.[34][35] В период с февраля по июль 1943 года опытная установка Anacostia произвела 236 фунтов (107 кг) слабообогащенного гексафторида урана, который был отправлен в Металлургическую лабораторию.[36] В сентябре 1943 года Исполнительный комитет S-1 решил, что больше гексафторид урана не будет выделяться в NRL, хотя он заменит обогащенный гексафторид урана на обычный гексафторид урана. Гровс отклонил заказ NRL на дополнительное количество гексафторида урана в октябре 1943 года. Когда было указано, что военно-морской флот разработал в первую очередь процесс производства гексафторида урана, армия неохотно согласилась выполнить заказ.[35]

Опытный завод в Филадельфии

Исследования Абельсона показали, что для уменьшения времени равновесия ему необходимо иметь гораздо больший температурный градиент.[24] NRL рассматривала возможность его строительства на Военно-морской экспериментальной станции в г. Аннаполис, Мэриленд, но это было оценено в 2,5 миллиона долларов, что NRL сочло слишком дорогим. Были изучены и другие объекты, и было решено построить новую пилотную установку в Морской котельной и турбинной лаборатории (NBTL) на Филадельфийская военно-морская верфь,[37] где было пространство, пар и охлаждающая вода, и, пожалуй, самое главное, инженеры, имеющие опыт работы с паром высокого давления.[38] Стоимость была оценена в 500 000 долларов.[37] Опытная установка была санкционирована контр-адмиралом. Эрл В. Миллс, помощник начальника Судовое бюро 17 ноября 1943 г.[38] Строительство началось 1 января 1944 года и было завершено в июле.[39] NBTL отвечал за проектирование, строительство и эксплуатацию систем пара и охлаждающей воды, а NRL отвечал за колонны и вспомогательное оборудование. Капитан Торвальд А. Сольберг из Судового Бюро был сотрудником проекта.[38]

Пилотный завод в Филадельфии занимал 13000 квадратных футов (1200 м2) площади на участке в одном квартале к западу от Broad Street, недалеко от Река Делавэр. Завод состоял из 102 48-футовых (15 м) колонн, известных как «стойки», расположенных в каскад из семи ступеней. Предполагалось, что установка сможет производить один грамм в сутки урана с обогащением до 6% урана-235. Наружные медные трубы охлаждались водой, протекающей между ними и внешними 4-дюймовыми стальными трубами при 155 ° F (68 ° C). Внутренние никелевые трубы нагревали паром под высоким давлением при 545 ° F (285 ° C) и 1000 фунтов на квадратный дюйм (6900 кПа). Таким образом, каждая колонка содержала около 1,6 кг (3,5 фунта) гексафторида урана. Это было вызвано давлением пара; единственными рабочими частями были водяные насосы. В эксплуатации стойка потребила 11,6 МВт мощности. Каждая колонка была соединена с резервуаром от 3 до 170 кг (от 6,6 до 374,8 фунтов) гексафторида урана. Из-за опасностей, связанных с обращением с гексафторидом урана, все работы с ним, такие как пополнение резервуаров из транспортных баллонов, выполнялись в помещении для перевалки.[40] Колонны на заводе в Филадельфии работали параллельно, а не последовательно, поэтому пилотный завод в Филадельфии в конечном итоге произвел более 5000 фунтов (2300 кг) гексафторида урана с обогащением до 0,86% урана-235, который был передан Манхэттенскому проекту.[41] Пилотный завод в Филадельфии был ликвидирован в сентябре 1946 года, оборудование, подлежащее утилизации, было возвращено в NRL, а остальное было выброшено в море.[42]

Строительство

Масса стальных ферм
Здание термодиффузионного процесса (F01) на строящейся станции S-50 (приблизительно август 1944 г.)

В начале 1944 года новости о пилотном заводе в Филадельфии достигли Роберт Оппенгеймер, директор Лос-Аламосская лаборатория.[43] Оппенгеймер написал Конанту 4 марта 1944 года и запросил отчеты о проекте жидкой термодиффузии, которые Конант отправил.[44] Как почти все остальные, Оппенгеймер думал об обогащении урана как о процессе производства оружейный уран подходит для использования в Атомная бомба,[45] но теперь он рассматривал другой вариант. Если бы колонны на заводе в Филадельфии работали параллельно, а не последовательно, то он мог бы производить 12 кг в день урана с обогащением до 1 процента.[43] Это может быть ценным, потому что процесс электромагнитного обогащения, который может производить один грамм урана, обогащенного до 40 процентов урана-235 из природного урана, может производить два грамма урана, обогащенного до 80 процентов урана-235 в день, если сырье обогащается до 1,4 процента. уран-235, что вдвое превышает 0,7 процента природного урана.[46] 28 апреля он написал Гровсу, указав, что «производство Y-12 растение может быть увеличено примерно на 30-40 процентов, а его улучшение несколько улучшено, на много месяцев раньше запланированной даты для К-25 производство."[47]

Гроувс получил разрешение Комитета по военной политике возобновить связь с флотом.[35] и 31 мая 1944 года он назначил комитет по обзору, состоящий из Мерфри, Льюиса и его научного советника, Ричард Толман, исследовать.[47] На следующий день комитет по обзору посетил пилотный завод в Филадельфии. Они сообщили, что, хотя Оппенгеймер в своей основе был прав, его оценки были оптимистичными. Добавление двух дополнительных стоек к экспериментальной установке займет два месяца, но не даст достаточного количества корма для удовлетворения требований электромагнитной установки Y-12 на заводе. Clinton Engineer Works. Поэтому они рекомендовали построить полномасштабную установку для термодиффузии жидкости.[35] Поэтому 12 июня Гроувс запросил у Мерфри оценку стоимости производственной установки, способной производить 50 кг урана с обогащением от 0,9 до 3,0 процента урана-235 в день. Мерфри, Толман, Коэн и Томпсон подсчитали, что установка с 1600 колонками будет стоить 3,5 миллиона долларов. Гровс одобрил его строительство 24 июня 1944 г.[48] и проинформировал Комитет военной политики, что он начнет действовать к 1 января 1945 года.[35]

Десятки труб, как гигантский орган
Диффузионные колонны, установка для жидкой термодиффузии S-50 в Ок-Ридже, Теннесси, 1945 г.

Сайты на Watts Bar Dam, Мышечные косяки и Детройт рассматривались, но было решено построить его на заводе инженеров Клинтона, где воду можно было получить из Клинч Ривер и пар от электростанции К-25.[49] Проект термодиффузии получил кодовое название S-50.[15] Подразделение S-50 было создано в штаб-квартире округа Манхэттен в июне под командованием подполковника Марка К. Фокса с майором Томасом Дж. Эвансом-младшим в качестве его помощника с особыми полномочиями по строительству заводов. Гровс выбрал компанию H.K. Ferguson. Кливленд, Огайо, в качестве главного строительного подрядчика, имеющего отчет о своевременной отделке работ,[50] особенно Артиллерийский завод Персидского залива в Миссисипи,[51] на стоимость плюс фиксированная комиссия договор. Строительная компания Х. А. Джонса построит паровую установку, а Х. К. Фергюсон будет инженером-архитектором.[49] Хотя его советники подсчитали, что строительство завода займет шесть месяцев, Гровс дал Х.К. Фергюсону всего четыре месяца.[50] и он хотел, чтобы операция началась всего за 75 дней.[52]

Гроувс, Толмен, Фокс и Уэллс Н. Томпсон из компании H.K. Ferguson 26 июня собрали оттуда чертежи пилота из Филадельфии.[51] Завод будет состоять из двадцати одной 102-колонной стойки, организованной в три группы по семь, всего 2142 48-футовых (15 м) колонн. Каждая стойка была копией экспериментального завода в Филадельфии.[53] Колонны должны были быть изготовлены с высокими допусками; ± 0,0003 дюйма (0,0076 мм) для диаметра внутренних никелевых трубок и ± 0,002 дюйма (0,051 мм) между внутренними никелевыми трубками и внешними медными трубками.[51] Первые заказы на колонны были размещены 5 июля.[52] Были запрошены двадцать три компании, и компания Grinnell из Провиденс, Род-Айленд, и компания Mehring and Hanson из Вашингтона, округ Колумбия, приняла вызов.[53]

Земля была взломана 9 июля 1944 года. К 16 сентября, когда была построена около трети завода, первая эстакада была запущена.[52] Испытания в сентябре и октябре выявили проблемы с протекающими трубами, которые потребовали дополнительной сварки. Тем не менее, все стойки были установлены и готовы к работе в январе 1945 года. Контракт на строительство был расторгнут 15 февраля, а оставшиеся изоляционные и электрические работы были переданы другим фирмам в районе Ок-Ридж. Также завершены вспомогательные постройки, в том числе новая паровая установка. Завод заработал в марте 1945 года.[54] Строительство новой котельной было одобрено 16 февраля 1945 года. Первый котел был запущен 5 июля 1945 года, а эксплуатация началась 13 июля. Работы были завершены 15 августа 1945 года.[52]

Завод на излучине реки, вид через реку
Здание S-50 - это темное здание. Впереди паровая установка. Здание на заднем плане с дымовыми трубами - электростанция К-25. На переднем плане река Клинч.

Здание термодиффузионного процесса (F01) представляло собой черное сооружение длиной 522 фута (159 м), шириной 82 фута (25 м) и высотой 75 футов (23 м). Для каждой пары стоек имелась одна диспетчерская и одна переходная, за исключением последней, которая имела свои собственные комнаты управления и передачи для тренировочных целей.[54] Четыре насоса забирали 15 000 галлонов США (57 000 л) в минуту охлаждающей воды из реки Клинч. Паровые насосы были специально спроектированы компанией Pacific Pumps Inc. Завод был спроектирован для использования всей мощности электростанции К-25, но с вводом ступеней К-25 в строй возникла конкуренция. Было решено построить новую котельную. Двенадцать избыточных котлов по 450 фунтов на квадратный дюйм (3100 кПа), первоначально предназначенных для эсминец сопровождения были приобретены у флота. Более низкая температура горячей стенки из-за пониженного давления пара (450 фунтов на квадратный дюйм (3100 кПа) вместо 1000 фунтов на квадратный дюйм (6900 кПа) пилотной установки) была компенсирована простотой эксплуатации. Поскольку они работали на жидком топливе, был добавлен резервуарный парк емкостью 6 000 000 галлонов США (23 000 000 л) с хранилищем, достаточным для работы завода в течение 60 дней.[53] В дополнение к зданиям здания термодиффузионного процесса (F01) и новой паровой электростанции (F06), сооружения в зоне S-50 включали насосная станция (F02), лаборатории, кафетерий, механический цех (F10), склады, заправочная станция и водоочистное сооружение (F03).[53][55]

Производство

По соображениям безопасности Гровс хотел, чтобы Х. К. Фергюсон управлял новым заводом, но это было закрытый магазин, а правила безопасности на заводе инженеров Клинтона не позволяли профсоюзы. Чтобы обойти это, Х. К. Фергюсон создал полностью принадлежащий дочернее предприятие, корпорация Fercleve (из Фергюсона в Кливленде) и округ Манхэттен заключили с ней контракт на эксплуатацию завода за 11000 долларов в месяц.[45][56] Обслуживающий персонал для нового завода первоначально прошел обучение на пилотном заводе в Филадельфии. В августе 1944 года Гроувс, Конант и Фокс попросили десять рядовые из Отряд инженеров специального назначения (SED) в Ок-Ридж для волонтеров, предупреждая, что работа будет опасной. Все десять вызвались добровольцами.[57] Вместе с четырьмя сотрудниками Fercleve их отправили в Филадельфию, чтобы они узнали о работе завода.[54]

Десятки труб, как гигантский орган
Другой вид на колонны

2 сентября 1944 г. Частный Арнольд Крамиш, и два гражданских лица, Питер Н. Брэгг младший, инженер-химик NRL, и Дуглас П. Мейгс, сотрудник Fercleve, работали в транспортной комнате, когда 600-фунтовый (270 кг) цилиндр с гексафторидом урана взорвался, разорвавшись. рядом паровые трубы.[57][58] Пар реагировал с гексафторидом урана с образованием плавиковая кислота, и трое мужчин были сильно обожжены. Частный Джон Д. Хоффман пробежал через ядовитое облако, чтобы спасти их, но Брэгг и Мейгс умерли от полученных травм. Еще одиннадцать человек, в том числе Крамиш и еще четыре солдата, были ранены, но выздоровели. Хоффман, получивший ожоги, был награжден Солдатская медаль, высшая награда армии США за проявленный доблесть в небоевой обстановке и единственная награда, присуждаемая жителю Манхэттенского округа.[57][58][59] Брэгг был посмертно награжден Премия ВМФ за заслуги перед гражданской службой 21 июня 1993 г.[60]

Полковник Стаффорд Л. Уоррен, начальник медицинского отдела округа Манхэттен, извлек внутренние органы мертвых и отправил их обратно в Ок-Ридж для анализа. Их похоронили без них.[57] Расследование показало, что авария была вызвана использованием стальных баллонов с никелевой футеровкой вместо бесшовных никелевых баллонов, поскольку армия превысила производство никеля.[59] В военно-морском госпитале не было процедур для лечения людей, подвергшихся воздействию гексафторида урана, поэтому их разработала Медицинская секция Уоррена. Гроувс приказал прекратить обучение на экспериментальном заводе в Филадельфии, поэтому Абельсон и 15 его сотрудников переехали в Ок-Ридж для обучения там персонала.[61]

На производстве не было несчастных случаев со смертельным исходом,[57] хотя на нем было больше аварий, чем на других производственных объектах Манхэттенского проекта из-за поспешности ввода его в эксплуатацию. Когда экипажи попытались запустить первую стойку, раздался громкий шум и облако пара из-за выходящего пара. Обычно это приводило бы к остановке, но под давлением, направленным на то, чтобы завод заработал, у менеджера завода в Ферклеве не было другого выбора, кроме как продолжать.[61] В октябре завод произвел всего 10,5 фунтов (4,8 кг) 0,852% урана-235. Утечки ограничили производство и принудили к остановке в течение следующих нескольких месяцев, но в июне 1945 года он произвел 12 730 фунтов (5770 кг).[61] При нормальной работе 1 фунт (0,45 кг) продукта забирался из каждого контура каждые 285 минут. При четырех контурах на стойку каждая стойка могла производить 20 фунтов (9,1 кг) в день.[62] К марту 1945 года действовала вся 21 производственная стойка. Первоначально продукция S-50 подавалась на Y-12, но, начиная с марта 1945 года, все три процесса обогащения были запущены последовательно. С-50 стала первой ступенью с обогащением от 0,71% до 0,89%. Этот материал подавали в процесс газовой диффузии на установке К-25, в результате чего был получен продукт с обогащением примерно до 23%. Это, в свою очередь, было использовано в Y-12, что повысило его примерно до 89%, что достаточно для ядерного оружия.[63] Общий объем производства S-50 составил 56 504 фунта (25 630 кг).[62] Было подсчитано, что завод С-50 ускорил производство обогащенного урана, используемого в Маленький мальчик бомба, использованная в атомная бомбардировка Хиросимы на неделю.[64] «Если бы я оценил возможности термодиффузии, - писал позже Гроувс, - мы бы реализовали это гораздо раньше, потратили немного больше времени на проектирование завода и сделали его намного больше и лучше. Его влияние на нас производство U-235 в июне и июле 1945 года было бы заметным ».[45]

Большое прямоугольное здание темного цвета и здание поменьше с тремя дымовыми трубами. На заднем плане река. Паровая установка представляет собой небольшое здание с двумя дымовыми трубами.
Область S-50, смотрящая на реку Клинч. Новая паровая установка и резервуары для хранения нефти

Послевоенные годы

Вскоре после окончания войны в августе 1945 года подполковник Артур В. Петерсон,[64] Офицер округа Манхэттен, несущий полную ответственность за производство делящийся материал[65] рекомендовал перевести установку С-50 в режим ожидания. Округ Манхэттен приказал закрыть завод 4 сентября 1945 года.[64] Это была единственная когда-либо построенная промышленная установка для жидкой термодиффузии, но ее эффективность не могла сравниться с эффективностью газодиффузионной установки.[66] Колонны были осушены и очищены, и все сотрудники были уведомлены за две недели о предстоящем увольнение.[42] К 9 сентября все производство было прекращено, и последнее сырье гексафторида урана было отправлено на К-25 для переработки.[64] Увольнения началось 18 сентября. К этому времени добровольные увольнения снизили фонд заработной платы Fercleve с пика военного времени в 1600 человек до примерно 900. На конец сентября осталось только 241. Контракт Fercleve был расторгнут 31 октября, и ответственность за здания завода S-50 была передана офису K-25. Ферклеве уволил последних сотрудников 16 февраля 1946 года.[42]

С мая 1946 года корпуса завода С-50 использовались не как производственные, а ВВС армии США ' Ядерная энергия для двигателей самолетов (NEPA) проект. Fairchild Самолет провели там серию экспериментов с участием бериллий.[67] Рабочие также изготовили блоки из обогащенного урана и графит.[66] NEPA действовал до мая 1951 года, когда его заменил объединенный Комиссия по атомной энергии -ВВС США Ядерная тяга самолета проект.[68] Завод С-50 разобрали в конце 1940-х годов. Оборудование было вывезено на территорию электростанции К-25, где оно хранилось перед утилизацией или захоронением.[66]

Примечания

  1. ^ а б Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 10–14.
  2. ^ Родос 1986 С. 251–254.
  3. ^ Родос 1986 С. 256–263.
  4. ^ Джонс 1985, п. 12.
  5. ^ Бор и Уиллер 1939 С. 426–450.
  6. ^ Уиллер и Форд 1998 С. 27–28.
  7. ^ Смит 1945, п. 32.
  8. ^ Родос 1986 С. 322–325.
  9. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 42.
  10. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 29–30.
  11. ^ Фриш 1979, п. 126.
  12. ^ Абельсон, Розен и Гувер 1951, стр. 19–22.
  13. ^ Чепмен и Дутсон, 1917 г. С. 248–253.
  14. ^ Чепмен и Коулинг 1970, п. 268.
  15. ^ а б Браун и Макдональд 1977, п. 301.
  16. ^ Смит 1945 С. 161–162.
  17. ^ Клузиус и Дикель 1938, п. 546.
  18. ^ а б c Рид 2011 С. 164–165.
  19. ^ Родос 1986 С. 273–275.
  20. ^ Абельсон 1939, п. 418.
  21. ^ Макмиллан и Абельсон 1940 С. 1185–1186.
  22. ^ Родос 1986 С. 348–351.
  23. ^ а б c d е ж грамм Абельсон, Розен и Гувер 1951 С. 29–31.
  24. ^ а б c d е Браун и Макдональд 1977 С. 301–302.
  25. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 66.
  26. ^ Джонс 1985, п. 173.
  27. ^ Рид 2011, п. 168.
  28. ^ а б Рид 2011 С. 169–170.
  29. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 169.
  30. ^ Рощи 1962, п. 23.
  31. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 75.
  32. ^ а б c d Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 169–170.
  33. ^ а б c Ахерн 2003 С. 224–225.
  34. ^ а б Рид 2011 С. 170–171.
  35. ^ а б c d е ж Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 170–172.
  36. ^ Рид 2011, п. 172.
  37. ^ а б Ахерн 2003, п. 226.
  38. ^ а б c Абельсон, Розен и Гувер 1951, п. 33.
  39. ^ Родос 1986, п. 551.
  40. ^ Рид 2011, п. 173.
  41. ^ Ахерн 2003, п. 231.
  42. ^ а б c Рид 2011, п. 179.
  43. ^ а б Родос 1986, п. 552.
  44. ^ Рид 2011, п. 174.
  45. ^ а б c Рощи 1962, п. 120.
  46. ^ Смит 1945, п. 202.
  47. ^ а б Джонс 1985, п. 176.
  48. ^ Джонс 1985, п. 177.
  49. ^ а б Браун и Макдональд 1977, п. 303.
  50. ^ а б Джонс 1985, п. 178.
  51. ^ а б c Рид 2011, п. 175.
  52. ^ а б c d Браун и Макдональд 1977, п. 305.
  53. ^ а б c d Браун и Макдональд 1977, п. 304.
  54. ^ а б c Джонс 1985, п. 179.
  55. ^ «Виртуальный музей К-25 - Экскурсия». Министерство энергетики США. Получено 10 декабря 2016.
  56. ^ Джонс 1985, п. 180.
  57. ^ а б c d е Крамиш, Арнольд (15 декабря 1991 г.). "Они тоже были героями". Вашингтон Пост. Получено 9 декабря 2016.
  58. ^ а б «Атомные аварии». Фонд атомного наследия. Получено 9 декабря 2016.
  59. ^ а б Ахерн 2003 С. 176–177.
  60. ^ "Питер Н. Брэгг младший". Арканзасская академия инженеров-химиков. Получено 9 декабря 2016.
  61. ^ а б c Джонс 1985 С. 180–183.
  62. ^ а б "История Манхэттенского округа - Книга VI. Проект" Тепловая диффузия жидкости (S-50) - Секретное приложение " (PDF). Департамент энергетики. Получено 10 декабря 2016.
  63. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 300–302.
  64. ^ а б c d Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 624.
  65. ^ "Артур В." Пит "Петерсон, пионер атомной энергетики, умер в возрасте 95 лет". Вестпорт сейчас. Вестпорт, Коннектикут. 2 апреля 2008 г.. Получено 23 декабря 2015.
  66. ^ а б c "Краткий профиль площадки для проекта жидкой термодиффузии S-50" (PDF). Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH). Получено 7 декабря 2016.
  67. ^ "Ок-Риджский термодиффузионный завод". Проект помощи заявителям для работников энергетики. Получено 7 декабря 2016.
  68. ^ "Распад программы атомных самолетов". Megazone. Вустерский политехнический институт. 1993 г.. Получено 7 декабря 2016.

Рекомендации

внешняя ссылка