قصة تصميم أول مفاعل ذري بواسطة العالم “فرمي”

1997 قطوف من سير العلماء الجزء الأول

صبري الدمرداش

KFAS

تصميم أول مفاعل ذري العالم فرمي الكيمياء

قصة (البحار الإيطالي)

في عام 1939 أعلن العالمان الكبيران أتوهان وستراسمان أن امتصاص النيوترون قد يؤدي إلى شطر ذرات اليورانيوم.

وعندما أُعلن ذلك أدرك فرمي وعلماء آخرون أن هذا الانشطار قد يؤدي إلى سلسلة من الانشطارات النووية إلى غير حد.

وهذا التفاعل المتسلسل يمكن تصويره على النحو التالي: يتم الحصول أولا على قطعة من اليورانيوم تطلق عليها نيوترونات تهشم إحدى ذراتها، فيؤدي ذلك إلى توليد طاقة ولكنها غير قادرة على جعل السلسلة تستمر.

أما الشيء المهم جدا هنا هو أنه عندما تتهشَّم ذرة اليورانيوم فإنها تطلق مزيدا من النيوترونات، وهذه تهشم بدورها مزيدا من الذرات.. وهكذا حتى يتهشم اليورانيوم كله. وإذا تم هذا تولَّدت كمياتٍ هائلةٍ من الطاقة تجعل الانفجار مذهلا.

فالمشكلة تتمثل إذن في معرفة ما إذا كان ممكناً إحداث مثل تلك السلسلة من التفاعل أم لا. وكانت فكرة فرمي أنه إذا خلط اليورانيوم بالجرافيت فإن الجرافيت يخفف من سرعة النيوترونات، وبذلك لا تُخطئ ذرات اليورانيوم وإنما تصدمها.

وكان المعروف أن النيوترون بطئ الحركة له فرصة أكبر من الإصابة لأنه عندما يقترب من النواة فإنه ينجذب بتأثير قوة التجاذب، أما النيوترون الأسرع فلا يصيب النواة دائماً حيث يمر في الغالب من جانبها.

وقد نجح فرمي، تحقيقاً لهذه الفكرة، في صنع عمود ذري من الجرافيت وأكسيد اليورانيوم، وساعده في ذلك علماء كثيرون. وقد استخدم في صنع هذا العمود حوالي ستة أطنان من المعدن، وأدخل فيه كتلاً من معدن آخر هو الكادميوم، ليتشرَّب النيوترونات وليمنع بذلك حدوث سلسلة من التفاعل السريع جدا.

وقد جرَّب العمود بنجاح لأول مرة في 2 ديسمبر عام 1942…. وكانت هذه هي المناسبة التي أخبر فيها كومنون كونانت أن (البحار الإيطالي) قد وصل، أي أن العصر الذري قد أصبح حقيقة واقعة.

إذ في ذلك التاريخ، 2 ديسمبر 1942، نجح فرمي في تصميم أول مفاعل ذري وبنائه وتشغيله لحساب الحكومة الأمريكية. حيث كان يعمل في (مشروع مانهاتن)، وهو الاسم الذي أطلقته وزارة الحرب الأمريكية على مشروع إنتاج القنبلة الذرية.

وكان عمل فرمي فيه يتركز على وجه التدقيق في تنفيذ التفاعل النووي المتسلسل والذي هو – كما ألمحنا – ضربٌ مما يحدث عندما نشعل نارا في طرف قطعة من ورق، فسرعان ما تحرق النار الجزء المجاور لهذا الطرف، وهذا الجزء يحرق الجزء الذي يليه، وهكذا حتى تحترق الورقة كلها.