Chicago Pile-1 ( CP-1 ) fue el primer reactor nuclear artificial del mundo . El 2 de diciembre de 1942, durante un experimento dirigido por Enrico Fermi, se inició en CP-1 la primera reacción en cadena nuclear autosuficiente creada por humanos . El desarrollo secreto del reactor fue el primer gran logro técnico del Proyecto Manhattan , el esfuerzo aliado para crear bombas atómicas durante la Segunda Guerra Mundial . Desarrollado por el Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago , se construyó bajo los miradores occidentales del Stagg Field original.. Aunque los líderes civiles y militares del proyecto tenían dudas sobre la posibilidad de una desastrosa reacción descontrolada, confiaron en los cálculos de seguridad de Fermi y decidieron que podían llevar a cabo el experimento en un área densamente poblada. Fermi describió el reactor como "una tosca pila de ladrillos negros y vigas de madera". [4]
El reactor fue ensamblado en noviembre de 1942 por un equipo que incluía a Fermi, Leo Szilard (que previamente había formulado una idea para la reacción en cadena sin fisión ), Leona Woods , Herbert L.Anderson , Walter Zinn , Martin D. Whitaker y George. Weil . El reactor utilizó uranio natural. Esto requirió una gran cantidad de material para alcanzar la criticidad, junto con el grafito utilizado como moderador de neutrones . El reactor contenía 45.000 bloques de grafito ultrapuro que pesaban 360 toneladas cortas (330 toneladas), y fue alimentado por 5,4 toneladas cortas (4,9 toneladas) de uranio metálico y 45 toneladas cortas (41 toneladas) de óxido de uranio . A diferencia de la mayoría de los reactores nucleares posteriores, no tenía protección contra la radiación ni sistema de enfriamiento, ya que funcionaba a muy baja potencia, alrededor de medio vatio.
La búsqueda de un reactor había sido provocada por la preocupación de que la Alemania nazi tuviera una ventaja científica sustancial. El éxito de Chicago Pile-1 proporcionó la primera demostración vívida de la viabilidad del uso militar de la energía nuclear por parte de los Aliados, y la realidad del peligro de que la Alemania nazi pudiera tener éxito en la producción de armas nucleares. Anteriormente, las estimaciones de masas críticas habían sido cálculos burdos, lo que conducía a incertidumbres de orden de magnitud sobre el tamaño de una bomba hipotética. El uso exitoso del grafito como moderador allanó el camino para el progreso en el esfuerzo aliado, mientras que el programa alemán languideció en parte debido a la creencia de que el agua pesada, escasa y cara , tendría que usarse para ese propósito.
En 1943, CP-1 se trasladó a Red Gate Woods y se reconfiguró para convertirse en Chicago Pile-2 (CP-2). Allí se operó con fines de investigación hasta 1954, cuando fue desmantelado y enterrado. Las gradas en Stagg Field fueron demolidas en agosto de 1957; el sitio es ahora un Monumento Histórico Nacional y un Monumento de Chicago .
La idea de una reacción química en cadena fue sugerida por primera vez en 1913 por el químico alemán Max Bodenstein para una situación en la que dos moléculas reaccionan para formar no solo los productos de reacción finales, sino también algunas moléculas inestables que pueden reaccionar más con las sustancias originales para causar más para reaccionar. [5] El concepto de reacción nuclear en cadena fue planteado por primera vez por el científico húngaro Leo Szilard el 12 de septiembre de 1933. [6] Szilard se dio cuenta de que si una reacción nuclear producía neutrones o dineutrones, que luego provocó más reacciones nucleares, el proceso podría perpetuarse a sí mismo. Szilard propuso usar mezclas de isótopos conocidos más ligeros que produjeran neutrones en cantidades copiosas, y también consideró la posibilidad de usar uranio como combustible. [7] Presentó una patente para su idea de un reactor nuclear simple al año siguiente. [8] El descubrimiento de la fisión nuclear por los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann en 1938, [9] [10] y su explicación teórica (y denominación) por sus colaboradores Lise Meitner y Otto Frisch , [11] [12]abrió la posibilidad de crear una reacción nuclear en cadena con uranio, pero los experimentos iniciales no tuvieron éxito. [13] [14] [15] [16]