Этюды о симметрии - Синг Дж.Л.
Скачать (прямая ссылка):
радиоактивности кис'лорода, возникающей при поглощении нейтронов. Вся эта
работа была необходима, и, оглядываясь назад, я должен, не колеблясь,
сказать, что наша политика - принятие на себя функций, обычно отводимых
инженерам, - доказала свою правильность. Во-первых, "Плутониевый проект"
в первые дни своего существования был недостаточно обеспечен инженерными
кадрами: к моменту, когда нами практически был разработан план объекта W
') (построенного впоследствии в Хэнфорде), в "Плутониевом проекте"
имелось лишь два-три инженера-проектировщика. Во-вторых, в любом новом
деле (а в 1942 г. таким делом было создание ядерных реакторов) важно,
чтобы нашлось хоть несколько людей, которые были бы достаточно знакомы со
всей картиной в целом, знали бы все трудности и умели преодолевать их.
Второе обстоятельство приобретает особую важность в связи с
предполагаемой постройкой реактора доктора Дэниэлса в Клинтоне. Боюсь,
что нынешнее распределение обязанностей, возлагающее на тех, кто в
основном заинтересован в строительстве этого реактора, намного меньшую
ответственность, чем несли мы по отношению к реактору W, не слишком
способствует выполнению графика, опубликованного в газетах. Этот график,
прежде всего, чрезвычайно оптимистичен, и я не верю, что реактор будет
пущен до 1948 г.
Как я уже сказал, быть в курсе всех деталей проекта W было нашей основной
функцией и занимало большую часть нашего времени. Практически все старшие
члены нашей группы в той или иной форме выполняли эту главную функцию,
хотя основное бремя взяли на себя Фридман, Олинджер, Вейнберг, Янг и мисс
Уэй. Кроме того, на второй год существования проекта Уилер был переведен
в Уилмингтон для оказания непосредственной помощи компании Дюпона. Хотя
разработка проектов объекта W в течение первых двух лет была нашей
основной работой, она менее всего подходила в качестве темы для публичных
докладов. В последующие годы наш интерес был сосредоточен главным образом
на производстве энергии, однако это направление, в развитие которого
решающий вклад внес Янг, пока 'еще слишком засекречено, чтобы обсуждать
его открыто, и мой
') Интересно заметить, что на проекте объекта W стояла дата 9 января 1943
г. Он был окончен ровно через 42 дня после того, как Ферми и его
сотрудники впервые экспериментально осуществили цепную ядерную реакцию (2
декабря 1942 г.). Разумеется, все размеры реактора на объекте W нам
пришлось выбрать задолго до этой даты (правда, они нуждались в
экспериментальной проверке).
120
II. Ядерная энергия
доклад будет посвящен вопросам, которыми мы могли заниматься лишь время
от времени. Наши результаты я разобью на четыре группы:
1) элементарная теория цепных ядерных реакций;
2) более подробная теория цепных реакций;
3) действие радиации на вещество;
4) теоретическая физика.
В этом порядке я и буду рассматривать наши работы.
ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕОРИЯ ЦЕПНЫХ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИИ
Самым удивительным в цепных ядерных реакциях была та легкость, с которой
их удалось осуществить. Появившаяся в январе 1940 г. статья Сцилларда уже
содержала описание установки, вполне способной действовать. Но мы, делая
первые шаги в этой области, опирались не на статью Сцилларда., а на
работу Ферми, основанную на более простых соображениях. Идеи, аналогичные
идеям Ферми, высказывали и другие физики, главным образом фон Хальбан.
Кроме того, вся работа без сколько-нибудь существенных отклонений была
дублирована немецкими физика ми-ядерщиками.
В цепной реакции интересующего нас типа ядра урана претерпевают деление и
испускают нейтроны. Сначала эти нейтроны движутся быстро, но вскоре
замедлитель - в нашем случае это углерод (графит)-понижает их скорость.
Замедленные нейтроны в течение некоторого времени диффундируют, после
чего поглощаются. Большинство нейтронов поглощает уран, который затем
претерпевает деление и испускает нейтроны следующего поколения. Отношение
числа нейтронов одного поколения к числу нейтронов предшествующего
поколения называется коэффициентом размножения и обычно обозначается
буквой k. В теории Ферми проблема определения коэффициентов размножения и
критических размеров делится на две части. Первая часть проблемы состоит
в вычислении коэффициента размножения для бесконечной среды называемого
обычно для краткости просто коэффициентом размножения. Он зависит только
от геометрии и материалов системы, в которой происходит цепная реакция, и
определяет отношение числа нейтронов двух последовательных поколений в
предположении, что те же материалы и в той же геометрии, как и в
интересующем нас случае, заполняют все бесконечное пространство.
Вторая часть проблемы состоит в вычислении критической длины /, не
зависящей от внутренней структуры устройства, в котором происходит цепная
реакция, а определяемой исключительно его размерами и формой. Критическая
длина / или обратная ей величина х позволяет вычислить эффективный коэф-
8. Теоретическая физика в Металлургической лаборатории 121
