az első atomi cölöpök

nem sokkal a maghasadás felfedezésének 1939-es bejelentése után, a felfedezésről szóló újságcikkek megemlítették annak lehetőségét, hogy a hasadási láncreakciót energiaforrásként lehet felhasználni. A második világháború azonban még ez év szeptemberében kezdődött Európában, és a hasadási kutatások fizikusai arra fordították gondolataikat, hogy a láncreakciót atombombában használják. Az Egyesült Államokban, Pres. Franklin D. Rooseveltet Albert Einstein levele meggyőzte, hogy kezdeményezzen egy titkos projektet erre a célra. A Manhattan-projekt magában foglalta az urándúsítás munkáját az urán-235 nagy koncentrációban történő beszerzésére, valamint a reaktorfejlesztés kutatására. A cél kettős volt: többet megtudni a bomba tervezésének láncreakciójáról, és kidolgozni egy új elem, a plutónium előállításának módszerét, amely várhatóan hasad, és kémiai úton izolálható az uránból.

A Reaktorfejlesztést a korszak vezető kísérleti atomfizikusának, Enrico Ferminek a felügyelete alá helyezték. Fermi projektje a Columbia Egyetemen kezdődött, és először a Chicagói Egyetemen mutatták be, amelynek középpontjában egy grafit-moderált reaktor kialakítása állt. 1942. December 2-án a Fermi bejelentette, hogy elkészítette az első önfenntartó láncreakciót. A reaktor, később az úgynevezett Chicago halom No. 1 (CP-1), készült tiszta grafit, amelyben urán fém csigák töltöttünk közepe felé urán-oxid csomók a szélek körül. Ennek a készüléknek nem volt hűtőrendszere, mivel azt tisztán kísérleti célokra tervezték nagyon alacsony teljesítmény mellett (nagyjából 10 kilowatt hőenergia). A CP-1-et ezt követően lebontották és rekonstruálták egy új laboratóriumi helyszínen, Chicago külvárosában, a mai Argonne Nemzeti Laboratórium eredeti székhelyén. A készülék látta folyamatos szolgáltatást, mint egy kutatóreaktor, amíg végül leszerelték 1953-ban. (Lásd a táblázatot, amely felsorolja a jelentős korai atomreaktorokat.)

a sikeres CP-1 Kísérlet nyomában gyorsan kidolgozták az első gyártóreaktorok (az atombában felhasználható plutónium előállításához) megépítésére vonatkozó terveket. Ezek voltak a korai Hanford, Washington, reaktorok, amelyek grafit-moderált, természetes urán-üzemű, vízhűtéses eszközök. Tartalék projektként a tennessee-i Oak Ridge-ben léghűtéses tervezésű termelési reaktort építettek. Amikor a Hanford létesítmények sikeresnek bizonyultak, ez a reaktor befejeződött, hogy X-10 reaktorként szolgáljon a mai Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumban. Az első dúsított üzemanyagú kutatóreaktor az új-mexikói Los Alamosban készült el 1944-ben, mivel a dúsított urán-235 kutatási célokra elérhetővé vált. Mindezek az erőfeszítések csúcspontja a Trinity volt, egy atomi robbanószerkezet első tesztje, amelyre 1945.július 16-án került sor az Új-Mexikói Alamogordóban.

még a háború előtt felismerték, hogy a nehézvíz kiváló neutron-moderátor, és könnyen alkalmazható reaktorszerkezetben. A Manhattan projekt során ezt a lehetséges tervezési funkciót egy kanadai kutatócsoporthoz rendelték, mivel Kanadában már léteztek nehézvízi termelési létesítmények. 1945 végén, röviddel a háború vége után, a kanadai projektnek sikerült egy nehézvíz-moderált, természetes uránüzemű kutatóreaktort, az úgynevezett ZEEP-t (nulla energiájú kísérleti halom) felépíteni az Ontario-i Kréta folyónál.

Az urán-235 elválasztási technikákkal kapcsolatos információk hiánya miatt az első brit erőfeszítéseket, amelyek a háború után zajlottak, a természetes urán üzemanyagként történő felhasználására összpontosították. 1947-ben GLEEP (Graphite Low Energy Experimental Pile), egy léghűtéses reaktor grafit moderátorral és alumíniumba plattírozott uránfém üzemanyaggal, a Berkshire-i Harwellben (Anglia) 100 kilowatt hőenergiát termelt. A következő évben egy hasonló teljesítményű francia reaktor, az úgynevezett EL-1 (a “nehézvíz 1”) vagy a Zoé (a “nulla teljesítmény, urán-oxid, nehéz víz”) épült Châtillonban, Párizs közelében. A francia reaktor is használt nem-uránt az üzemanyagában.

1943-ban a Szovjetunió hivatalos kutatási programot indított egy szabályozott hasadási reakció létrehozására, az izotóp szétválasztásának feltárására és az atombomba tervezésének vizsgálatára. A háború után a program jelentős előrelépést tett a hasadási Fegyver kialakítása felé; párhuzamosan a reaktorokat fegyverminőségű plutónium előállítására tervezték. Az első szovjet láncreakció 1946 végén történt Moszkvában, egy kísérleti grafit-moderált természetes uránhalom felhasználásával, F-1 néven. Az első plutónium-termelő reaktor 1948-ban az oroszországi Urál-hegység Cseljabinszk-40 komplexumában működött.