Világhíres Feltalálóink

Született :
1902 november 17-én
Budapest

Elhunyt :
1995 január 1-én
Princeton

Fontosabb évfordulói:

1917-	Áttért az evangélikus vallásra

1926-	Magyarország elhagyása


1927-	Göttingában Szilárd Leóval

1933-	Amerikába érkezése

1937-	megkapja az amerikai állampolgárságot



Wigner a szimmetriát tartotta a világ egyik legfontosabb szabályszerűségének, a törvények törvényének. Egy kivétellel: "Hogy fiúnak születni szerencsésebb-e vagy leánynak? A férfi a szerencsésebb, hiszen ő csókolhatja meg a leányt!"

A világ első atomreaktora

Az európai események (elsősorban a Müncheni szerződés megkötése 1938-ban és a maghasadás felfedezésének bejelentése 1939-ben) nyomán sokak számára világossá válik, hogy háború lesz, és hogy annak kimenetelét akár a nukleáris technika, illetve fegyverfejlesztés alakulása is döntően befolyásolhatja. Szilárd Leó, aki már régóta foglalkozik a magenergia felszabadításának problémáival, és a katonai célú amerikai magfizikai kutatások fő szervezője, Wignert is meggyőzi, hogy kapcsolódjék be annak a kérdésnek a vizsgálatába, hogy megvalósítható-e a láncreakció neutronok által. Einstein, Szilárd és Wigner az igenlő válasz ismeretében 1939 júliusában küldi el híres, a Manhattan-tervhez vezető levelét Roosevelt elnöknek.

Roosevelt létrehozta az Uránium Bizottságot, amely tagjai között volt Szilárd Leó, Teller Ede, Wigner Jenő és Enrico Fermi, a kutatások vezetője.

1942-ben Wignerre bízták a chicagói Metallurgia Egyetem Laboratóriumában (University of Chicago Metallurgia) tevékenykedő elméleti fizikai csoport irányítását (ez volt a Manhattan-terv fedőszerve).
Feladatuk nem kisebb volt, mint a világ első vízhűtésű, grafit-moderátoros plutóniumtermelő atomreaktorának megtervezése és megépítése.
A korszakalkotó mű megszületését volt hivatott bizonyítani az a tény, hogy 1942. december 2-án létrejött az első önfenntartó láncreakció, amely plutóniumból nyert energiaszükségleteit a Wignerék által tervezett reaktor termelte ki.

Atommáglya - 1942

Fermivel párhuzamosan kezdett el dolgozni Szilárd és Wigner. Míg előbbi a láncreakció kidolgozásáért volt felelős, Wignerék a láncreakció energiaszükségleteit biztosító nagyteljesítményű plutóniumtermelő reaktort kezdték el tervezni. A reaktortervezésnél a fő vonal ebben az időben a grafitmoderátor és héliumhűtés volt - hélium azért, mert nem fogta be a neutronokat és ebben az időben még nemigen tudták, hogy a grafit - természetes urán "máglya" neutronsokszorozási állandója nagyobb-e, mint 1. Ezért a neutronok megőrzése volt a legfőbb tervezési követelmény. Ebben a döntésben Szilárd és Wigner nem értett egyet. A héliumhűtésű, nagyteljesítményű reaktor a vörösizzás hőmérsékletén működött volna, ebben félelmetesek voltak az anyagtechnológiai problémák, és azok is maradtak.

Szilárd a maga mindig eredeti módján kicsit őrült megoldást javasolt, folyékony bizmutot (alacsony elnyelési hatáskeresztmetszet, alacsony gőznyomás). Az, hogy a korrózióról kevés ismeretük volt, Szilárdot nem nagyon zavarta - az Ő sajátos felfogása szerint az elvek ismerete elég - a részletek majdcsak megoldódnak maguktól.

Wigner teljesen gyakorlati, mérnöki megközelítés alapján vízhűtést javasolt. Ő volt az egyetlen ember az egész programban, akiben egyszerre volt meg a reaktorfizika teljes ismerete (így Ő tudta, hogy az optimalizált H2O hűtésű grafitmoderált-reaktor képes a láncreakcióra), és a mérnöki szemlélet. Valószínűleg Fermi szintén meg tudta volna tervezni az első nagyteljesítményű reaktort, de nagyon el volt foglalva az első nukleáris láncreakció létrehozásával, a chicagói kísérleti atommáglya építésével, így Wigner átvállalta a hanfordi tervezőmunkát.

Wigner nemcsak megtervezte az 500.000 kW-os (később a DuPont 250.000 kW-ra csökkentette a teljesítményt) hanfordi reaktorokat, hanem meggyőzte a Metallurgiai Laboratóriumot, a DuPont céget és Groves tábornokot arról, hogy a héliumhűtés helyett vízhűtést kell használni. Ez nem volt kis feladat, még azzal a logikával, fölényes tudással, rendkívüli kitartással sem, amivel Wigner rendelkezett. A DuPont által épített hanfordi reaktorokat (egy fontos részlet kivételével) Wigner és kis csoportja tervezte.

Wigner féle reaktorhűtés animáció

A kivétel a reaktorok mérete volt. Compton felkérve Wignert a vízhűtésű, 500000 kW teljesítményű reaktor tervezésére, a határt 200 tonna uránban határozta meg. Az uránhoz ebben az időben nagyon nehezen lehetett hozzájutni. Ekkor lépett a DuPont színre, 1942 késő őszén, három reaktorra való uránkészlettel a kezében, mindegyikre 270 tonnát számolva. John Wheeler és George Groves javasolta ezeket a nagyobb reaktorokat, és a méret növelése kifizetődött. A maghasadás 135Xenon-t termelt, hatalmas neutronbefogási hatáskeresztmetszettel (3 x 106 barn = 3 x 10-22 m2), ezért 102 % feletti értékűre volt szükség, melyet csak a DuPont által épített nagyobb reaktorok tudtak meghaladni.

Wigner óriási felelősségérzetéről tett tanúbizonyságot a DuPont terveinek felülvizsgálata során. Ha nem értett egyet a DuPont-nal, az általa szükségesnek vélt változtatásokhoz mindig ragaszkodott - és az Ő álláspontja a Metallurgiai Laboratórium hivatalos álláspontjává vált, aminek vétót jelentő hatalma volt a DuPont felett.

A háború hátralévő ideje alatt, és utána még néhány évig Wigner folytatta az új reaktorok tervezését. Összesen 37 szabadalma volt. Ezek a szabadalmak magukban foglalják a legtöbb reaktortípust, amelyek az azóta eltelt ötven évben kereskedelmi sikereket értek el, és azokat is, amelyek a széles skálájú mérnöki fejlesztés bázisai voltak.

A könnyűvizes reaktor
Wignert bátran nevezhetjük a nyomottvizes reaktorok "atyjának", azokénak, amelyeket ma is használunk. A könnyűvíz hűtőközegként és moderátorként való használata többek felismerése volt (például von Halboné) már az atomenergia korai napjaiban. Wigner eredeti hozzájárulása annak felismerése volt, hogy a 240Pu, ami neutronbefogással keletkezik a 239Pu-ból, nagy valószínűséggel spontán hasad. A reaktorban előállított plutóniumból készített ágyú-típusú nukleáris fegyver két töltete gyújtáskor túl lassan egyesül ahhoz, hogy számottevő nukleáris hozam jöjjön létre.

Az első nagyfluxusú kutatóreaktor, Idahóban - 1952

Wigner ekkor azt javasolta, hogy a 239Pu-ot könnyűvizes átalakítókban 233U-ná alakítsák át, mert az ötlet szerint a 233U alapú ágyú-típusú bomba már nem hajlamos az előrobbanásra. 239Pu-232Th-233U átalakítója egyszerű plutóniumbevonatú alumíniumlemezekből állt, amelyeket tóriumburkolat vett körül, és az egész közönséges vízbe merült.

Wigner konvertere végül is magában foglalta az első nagy fluxusú kutatóreaktort, az Anyagvizsgáló Reaktort (Materials Testing Reactor, MTR), melyet a fenti ábrán láthatunk. Az MTR-t, amit Idahóban épített meg az Oak Ridge-i és Argonne-i kutatócsoport 1952-ben, Wigner fejlesztette ki 1946-ban, amikor az Oak Ridge-i Nemzeti Laboratórium kutatási igazgatója volt.

Ezt a 2 x 1014 neutron/cm2/s fluxusú reaktort, miután működni kezdett, az egész világ irigyelte. Az első vízmoderátoros erőművi reaktor - Rickover NAUTILUS prototípusa - az MTR nyomás alatt működő változata volt. Az eltelt több évtized alatt évben a nyomottvizes reaktor uralkodóvá vált a kereskedelmi energiatermelésben és a tengerészeti hajtóművek között.

A tenyésztőreaktorok

Amikor a hanfordi fejlesztések 1944-ben befejeződtek, Wigner figyelme más reaktortípusok felé fordult. Érdeklődése kiterjedt a nehézvíz moderálta reaktorokra és a tenyésztőreaktorokra. Wigner azzal érvelt, hogy ha az uránkészlet olyan kicsi, mint abban az időben látszott (kevesebb, mint 100000 tonna) a tenyésztőreaktorok kifejlesztése nélkül az atomenergia nem lesz elegendő. Harry Soodakkal együtt nekilátott a Pu-U cikluson alapuló gyors tenyésztőreaktor kifejlesztésének. Ennek rajzát a lenti ábrán láthatjuk. Ebben az időben Wigner a termikus neutronokkal működő tenyésztőket részesítette előnyben a Th-233U cikluson alapulókkal szemben, mivel biztonságosabbak voltak, mert kevesebb hasadóanyag képezte bennük a kritikus tömeget, mint a gyors tenyésztőkben.

A Soodak-kal közösen kifejlesztett Pu-U cikluson alapuló tenyésztőreaktor.

Wigner úgy képzelte, hogy a termikus tenyésztőreaktorok a hasadóanyagok gyakori újrafeldolgozását követelik meg - és ez aligha érhető el anélkül, hogy a hasadóanyagok ne oldott állapotban legyenek. Oak Ridge-ben négy különböző reaktorkísérlet folyt folyékony halmazállapotú üzemanyagokkal, például UO2SO4 vizes oldatával, vagy olvadt uránfluoridokkal. Ezeket a kísérleti reaktorokat 1950 és 1970 között építették.

Oldott állapotú hasadóanyag Wigner tenyésztőreaktorában.

Wigner életéből - 1940-től 1947-ig - hét évet töltött a reaktorok fizikájának és technikájának fejlesztésével. Utolsó aktív hozzájárulása a reaktortechnika fejlesztéséhez 1950-ben volt, amikor több hónapot dolgozott a DuPont tanácsadójaként a "Savannah River" nehézvízmoderált trícium- és plutóniumtermelő reaktorok tervezésén. A háború ideje alatt Wigner, a Hanford reaktorok alkotója és a DuPont, a reaktorok építője gyakran hadilábon álltak egymással. Baráti együttműködésük a Savannah River-en egyszerre mutatta meg Wigner képességét arra, hogy eltekintsen a múltbéli sérelmektől, és a DuPont felismerését, hogy Wigner milyen hatalmas intellektuális erővel rendelkezik.

1958-ban megjelent "A neutronos láncreaktorok fizikai elmélete" című munkája. A könyv máig a témakör alapműve maradt. Az első hat fejezet, amit Wigner írt, még mindig használható összefoglalását alkotja a nukleáris reaktorok fizikájának.

1.	A világ első atomreaktora

2.	Csoportelmélet
3.	Szimmetriaelvek

Kapcsolódó linkjeink:

Szilárd Leó

Teller Ede

Neumann János

Az oldalak megtekintéséhez minimum 800x600-as felbontásra és 16bit-es színmélységre
van szükség !
Ajánlott felbontás
1024x768 pixel
24bit-es színmélység!

Támogatott
böngésző típusok:
IE , NS, Mozilla, Opera