Novákoviny

Jedni vidí v jaderné energii spásu před energetickou krizí, jiní naopak nákladnou záležitost s mnoha nedořešenými problémy. Doopravdy jisté je jen jedno: cestu k jejímu využití otevřel vynález jaderného reaktoru. První postavil italský fyzik Enrico Fermi  v USA. "Objev jaderné energie nepřinesl nové problémy," konstatoval kdysi Albert Einstein. "Pouze učinil naléhavější nutnost vyřešit problémy stávající." To platilo i v časech vzniku prvního jaderného reaktoru - a dodnes se na tom mnoho nezměnilo.

Když roku 1932 James Chadwick objevil neutronové záření, byl to i začátek cesty k jaderné energii. Neutron může rozbíjet atomy, protože nemá elektrický náboj, takže jeho dráhu neodklánějí záporně nabité elektrony ani kladně nabité protony. Projede atomem jako nůž máslem.  To se také roku 1938 skutečně podařilo německým fyzikům Otto Hahnovi, Lise Meitnerové a Fritzi Strasmannovi.

Naskytla se tak možnost vyvolat řetězovou reakci, která v tomto rozbíjení pokračuje samovolně a vyvine při tom nesrovnatelně víc energie, než je potřebné k jejímu spuštění. Funguje to tak, že neutrony štěpí jádra těžkých prvků, přičemž se uvolňuje jednak energie, jednak další neutrony. Ty zasáhnou a rozštěpí další jádra, z nichž se uvolní další energie a další neutrony... a tak stále dokola.

obr: Enrico Fermi, konstruktér prvního jaderného reaktoru

Začalo být zřejmé, že cesta k energii v nitru hmoty skutečně existuje. Enrico Fermi roku 1934 zjistil, že když se atomové jádro bombarduje neutrony, lze vyvolat umělou radioaktivitu. Efekt byl ještě lepší, když nechal neutrony procházet vodou nebo jinou látkou. Ta je zpomalila, díky čemuž neutrální částice rozbíjely atomová jádra s mnohem větší účinností. Za tento objev dostal roku 1948 Nobelovu cenu. Nepřekvapí proto, že právě on byl v rámci vývoje atomové bomby pověřen sestrojením prvního atomového reaktoru.

Enrico Fermi se narodil 29. září 1901 v rodině římského železničního úředníka. Byl ukázkovým příkladem geniálního dítěte: doktorát získal v jedenadvaceti letech a už v pětadvaceti speciálně pro něj na římské univerzitě založili katedru teoretické fyziky.

Roku 1932 se oženil, jenže jeho žena Laura měla židovské předky, což v Mussoliniho Itálii nepatřilo zrovna k výhodám (byť tamní pronásledování Židů zdaleka nedosahovalo německých rozměrů). I to byl jeden z důvodů, proč manželé roku 1938 emigrovali za Atlantik .

Tou dobou  bylo za jedničku jaderného výzkumu stále ještě považováno Německo, přestože řada špičkových fyziků jej již z rasových důvodů také opustila. Ti věděli, že existuje reálné nebezpečí vzniku Hitlerovy atomové pumy. Na popud Alberta Einsteina se problémem začaly zabývat i úřady USA a roku 1941 zahájily pod názvem "projekt Manhattan" vývoj jaderné zbraně.

Významným krokem k vytvoření jaderné pumy bylo postavení atomového reaktoru. Svým způsobem jde vlastně o jakousi zkrocenou bombu: probíhají v něm prakticky stejné reakce, jen pomalu a pod kontrolou. Úkol dostal Fermi, který měl s neutrony největší zkušenosti.

Nukleární pec s výkonem žárovky

Reaktor měl být původně postaven v málo obydlené oblasti Red Gate Woods v Illinois, stávka zaměstnanců to ale znemožnila. Proto se práce ve vší tajnosti přesunuly do Chicaga pod západní tribunou stadionu Stagg Field patřícímu tamní universitě. Na stavbě reaktoru se kromě Fermiho podílel i Leo Szilárd, potřebné matematické výpočty dodal John von Neumann a chemickou stránku problému řešil Eugene Wigner. Všichni tři byli Maďaři židovského původu.

obr: První jaderný reaktor Chicago Pile 1 postavený Enricem Fermim. Nejsou známé žádné jeho fotografie, podoba byla teprve později zrekonstruovaná na kresbách

Konstrukce reaktoru byla velmi primitivní - vlastně šlo jen o vhodně naskládané kostky uranu, oxidu uranu a grafitu, který zpomaloval neutrony. I proto se mu začalo říkat Pile (Hromada). Později z toho vzniklo označení Chicago Pile-1 (CP-1). Mezi bloky materiálu byly zasunuté tyče z kadmia, které neutrony pohlcuje. Jejich vysouváním a zasouváním tedy lze reakci ovládat a v případě potřeby i zastavit. Kromě toho byla v pohotovosti i "parta sebevrahů" - skupina vědců, připravených do reaktoru vlastnoručně vylít roztok sloučenin kadmia, kdyby se reakce vymkla kontrole.

Spouštění reaktoru začalo ráno 2. prosince 1942. Kadmiové tyče se vysouvaly z aktivní zóny, počet neutronů rostl, stejně jako napětí přítomných. V poledne však „hromada“  stále ještě nejevila ochotu k činnosti a netrpělivý Fermi dostal hlad. Teprve po návratu z oběda přípravné práce dokončili a v 15,20 se poprvé v historii lidstva uskutečnila řízená řetězová reakce. Tepelný výkon chicagského reaktoru nebyl větší než u žárovky v kapesní baterce.

Ve výzkumu neutronů pokračoval Fermi i po válce. Tak jako na mnoha jiných jaderných průkopnících si  na něm v závěru jeho života vybrala radioaktivita krutou daň. Zemřel na rakovinu 29. listopadu 1954. Na jeho počest byl stý prvek periodické soustavy pojmenován fermium.

Jaderný reaktor se stal symbolem nového věku v dobrém i zlém. Představuje mocný zdroj energie - která se v něm ovšem získává s přibližně stejnou účinností jako z uhlí a za vzniku nebezpečného odpadu. Cesta ke skutečně efektivní a čisté jaderné energetice bude ještě velmi dlouhá, nic to však nemění na skutečnosti, že na jejím počátku stál právě Enrico Fermi se svými kolegy.

Jan A. Novák

Psáno pro Hospodářské noviny - Víkend

You have no rights to post comments