První umělá řetězová reakce byla spuštěna dne 2. prosince 1942. Enric Fermi a jeho tým na bývalém sportovním stadionu v Chicagu zkonstruovali první jaderný reaktor s moderátorem, tedy látkou zpomalující neutrony na rychlost, která je vhodná pro další štěpení jader atomů 235U. Dokázali tak neúprosně spoutat řetězovou štěpnou reakci a přinutit ji uposlechnout poprvé v historii lidstva pokyny člověka. Jakmile byla vytažena poslední z 3 kadmiových regulačních tyčí se celý tisícitunový blok grafitu spolehlivě ohřál o několik °C, k čemuž došlo poprvé díky energii ze štěpení jader uranu. Tým Enrica Fermiho použil zcela primitivní pomůcky v podobě teploměrů a ionizační měřicí komory.
75 let od první řízené řetězové štěpné reakce v uranu
Bronzová deska a umělecká plastika od Henry Moorea nalézající se v parku areálu Univerzity Chicago připomínají místo, kde se v utajení udála ona událost, která přinesla možnost využívání atomové energie. Anglický nápis zní: „Dne 2. prosince 1942 dosáhl člověk na tomto místě poprvé nevyhasínající řetězové reakce a tím zahájil řízené uvolňování atomové energie!“
Start samovolné řetězové reakce
První atomový reaktor světa na začátku 2. světové války měl prokázat možnost startu samovolné řetězové reakce formou bombardování pomocí atomu uranu 235 zpomalenými neutrony. Cílem tajného amerického vojenského projektu nesoucí název Manhattan, bylo otevřít možnou cestu k získání plutonia pro první atomovou bombu mnohem dříve než nacistické Německo. Vedoucí projektu, plukovník Leslie Groves dal svou naději nejznámějším fyzikům Arturu Comptonovi a italskému fyzikovi Enrico Fermimu. Urano‑grafitový reaktor nulového výkonu postavený v ponurém sklepení pod tribunou stadionu Stagg Field v areálu Univerzity Chicago spatřil světlo světa.
50. vrstev grafitu
Tým s 30. členy vědců z univerzitní Metallurgical Laboratory pod vedením Enrica Fermiho v červnu 1942 stavět první blok z kostek čistého grafitu. V hliníkových plechovkách od sebe vzdálených 20 cm ukládali rafinovaný kovový uran. Podle výpočtů i pokusů na 2 menších modelech se mělo kritické velikosti urano‑grafitového bloku vedoucí ke spuštění samovolné řetězové štěpné reakce dosáhnout při aplikaci 50. vrstvy grafitu. Černá krychle s výškou 6 m měla v sobě 45 000 grafitových kostek a byla proložená 50 tunami oxidu uraničitého. Balonový plášť nad ní měl uhasit případný požár hořlavého grafitu. Na vrchol se postavili 3 asistenti se džbery kadmiové soli, kterou by se dala zastavit řetězová reakce, pokud by se vymkla z kontroly. Do vodorovných kanálů bloku pak byly vloženy 3 tyče intenzivně pohlcující neutrony. Tok začal při pokládání 51 vrstvy prudce vzrůstat.
První řízené teplo z atomového jádra
Ráno 2. prosince roku 1942 se do podzemní haly dostavili také zástupci armády a projektu Manhattan. Členové vědeckého týmu zaujali svá místa u reaktoru a kontrolních přístrojů na galerii. Fotografovat se nesmělo. Nakreslil to však jeden z asistentů. Jakmile byla tyč povytažena o 3 metry, zvuk aparatury měřící hustotu neutronů se proměnil z praskotu na nepřetržitý tón. Po dobu oběda byl přerušen pokus a Fermi kontroloval záznam intenzity zvyšování hladiny neutronů podle propočtů. V 15. 20 hod se ionizační komory zahltily tokem neutronů a ručička termometru se poprvé pohnula. Obří grafitový blok se ohřál o několik °F. I když to bylo málo, teplo se poprvé v dějinách lidstva podívalo na světlo světa skrze uran, nikoliv uhlí nebo dřevo. George Weil zasunoval a vysunoval kadmiovou tyč a daný výkon reaktoru se 33 minut měnil od pár wattů po několik kilowattů.
Nejrozsáhlejší a nejtajnější projekt světa
Tým si připil oblíbeným chianti a Artur Compton generálnímu štábu poslal šifrovanou zprávu. „Italský mořeplavec přistál u Nového světa!“. „A jak se chovají domorodci?“, zeptal se ředitel projektu ve smluveném kódu, a měl na mysli brzděné neutrony grafitem. „Jsou velmi přátelští.“, bylo odesláno ze Stagg Fieldu. Pár dnů na to dostal americký průmysl objednávku na stavbu opravdu velkého pokusného grafitového reaktoru v Oak Ridge. Tepelný výkon dosahoval až 100 MW a byl chladicím systémem odváděn do řeky Tennesse. Šlo o prověření možnosti stavby 3 urano‑grafitových reaktorů v Hanfordu pro výrobu plutonia na atomovou pumu. Projekt Manhattan Distrikt v první fázi zmobilizoval 125 000 lidí. Vědecký tým pak působil v Palos Parku, kde už o něco větší reaktor CP‑2, tedy Chicago Pile neboli Chicagský milíř, určený pro fyzikální měření a ověření řízení štěpné reakce, měl bezpečný betonový obal. Nyní je vystaven v Museu of Science and Industry v Chicagu.
