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科技史话篇-开发核能

1942年11月,美国芝加哥大学校园里一片破败的景象。由于美国卷入了第二次世界大战,学生们回家的回家,参军的参军,校园失去了昔日欢乐喧闹的气氛,凛例的寒风扬起片片落叶,显得十分凄凉。

可是,细心的人们却意外地发现,在校园体育馆的室内网球场入口处,贴出了一张布告,“禁止闲人出入”。在门口还挂着一块牌子,上面写着“冶金技术研究所”。

原来,这里新来了一批“不速之客”,为首的是意大利物理学家思里科·费米,他曾经荣获1938年的诺贝尔物理学奖。此刻,费米带领一批物理学家,正在研制原子反应堆。

早在1939年1月,在国际理论物理学年会上,费米就已获悉德国的物理学家哈恩发现了铀核裂变现象。费米对此感到极其震惊,他认为:铀核俘获一个中子后,会分裂成两个大致相等的部分。同时,如果铀核每次裂变放出一个以上中子,它们又将引起下一次裂变。如此循环下去,就有可能发生链式反应。于是他随手掏出一张餐巾纸,立即在纸上计算出铀核分裂可能释放的令人难以置信的巨大能量。

物理学年会结束后,费米采用当时非常先进的回旋加速器,证实了链式反应不仅可能,而且速度快得惊人——前后两次反应的时间间隔只有五十万亿分之一秒。

但是,怎样才能在实践中实现链式反应呢?

费米知道,促使铀核裂变并形成链式反应的关键在于中子。但在绝大多数情况下,中子释放速度太快,一下就不见了、因此很难被铀核“俘获”。

“必须找到一种减速剂,使中子被释放出来后运动速度减慢。这样,当中子慢悠悠地经过铀核附近时,就很容易被‘俘获’,从而导致下一次核裂变。”费米明确了研究的方向。

经过大量的实验,费米终于找到了理想的减速剂——纯石墨。

以后,在芝加哥大学的网球场内,费米带着物理学家们,建造世界上第一座原子反应堆。根据计划安排,反应堆的直径为7米,一层石墨一层铀,总共57层,整个反应堆高6米。远远看去,反应堆就像个扁球形的“炉灶”。

在这个“炉灶”里,还插着一根特制的镉棒。它能吸收中子,只要调节它的深入尺寸,就能够控制裂变反应速率。

1942年11月底,这个庞大而古怪的“炉灶”终于砌成了。12月2日,原子反应堆将试运转,大家都在紧张而忙碌地为此做准备。

费米抬起手腕看了一下表,9时45分。他大声喊道:“大家注意,现在启动反应堆!”

此刻,所有在场的人的注意力都集中在“炉灶”上,等候费米的命令。

15分钟后,费米下令:“抽出控制棒!”

负责控制棒的那位物理学家,立刻把镉棒慢慢地向外抽出一些。人们屏住呼吸,只听得计数器的声响越来越快——铀核裂变开始了!

这时,费米认真地注视着测量仪器,脸上充满自信的笑容。

到了下午3时20分,费米再次下令:“再把控制棒往外抽一英尺!”

3分钟后,计数器的声响终于变成了稳定的响声。费米欣喜地宣布:“反应堆正在自动进行链式反应,我们成功了!”

一直守候在反应堆旁的物理学家们,激动得互相拥抱起来,眼里闪烁着激动的泪花——人类终于打开了奇妙的原子能宝库的大门,利用原子能的时代从此开始了。

今天,如果你到芝加哥大学体育馆旁边,你会看到那儿悬挂着一块镂花金匾,上面用英文写着:“1942年12月2日,人类在此实现了第一次自持链式反应,从而开始了受控的核能释放”。