最初の原子杭

1939年に核分裂の発見が発表された直後、この発見を報告する新聞記事は、核分裂連鎖反応が動力源として利用される可能性があると述べた。 しかし、その年の9月にヨーロッパで第二次世界大戦が始まり、核分裂研究の物理学者は原子爆弾の連鎖反応を使用することに考えを変えました。 米国では、Pres。 フランクリン-D. ルーズベルトは、この目的に専念秘密のプロジェクトを開始するためにアルバート*アインシュタインからの手紙に説得されました。 マンハッタン計画には、高濃度のウラン235を調達するためのウラン濃縮の作業と、原子炉開発の研究が含まれていました。 目標は、爆弾の設計のための連鎖反応についての詳細を学び、核分裂性であり、ウランから化学的に単離することが期待された新しい元素、プルトニウムを製造する方法を開発することであった。

原子炉の開発は、時代の主要な実験核物理学者、エンリコ-フェルミの監督の下に置かれました。 フェルミのプロジェクトはコロンビア大学で始まり、グラファイト減速反応器の設計を中心としたシカゴ大学で最初に実証された。 1942年12月2日、フェルミは最初の自立的な連鎖反応を起こしたと報告した。 後にシカゴ・パイル1号(CP-1)と呼ばれる彼の原子炉は、純粋な黒鉛でできており、その中にはウラン金属のスラグが中央に向かって装填され、縁の周りに酸化ウランの塊があった。 この装置は、非常に低い電力（約10キロワットの熱エネルギー）で純粋に実験目的で運転されることが期待されていたため、冷却システムを持たなかった。 その後、CP-1は解体され、現在のアルゴンヌ国立研究所の元の本部であるシカゴ郊外の新しい研究所サイトで再建されました。 この装置は、1953年に最終的に廃止されるまで、研究炉としてのサービスを続けました。 （注目すべき初期の原子炉のリストの表を参照してください。)

最初の自立核連鎖反応

成功したCP-1実験の直後に、計画はすぐに（原子爆弾で使用されるプルトニウムを生産するための）最初の生産炉の建設のために起草された。 これらは初期のワシントン州ハンフォードの原子炉であり、黒鉛減速、天然ウラン燃料、水冷装置であった。 バックアッププロジェクトとして、テネシー州オークリッジに空冷設計の生産原子炉が建設された。 ハンフォードの施設が成功したとき、この原子炉は現在のオーク-リッジ国立研究所でX-10原子炉として機能するように完成した。 最初の濃縮燃料研究炉は1944年にニューメキシコ州ロスアラモスで完成し、濃縮ウラン235が研究目的で利用可能になった。 これらの努力のすべては、1945年7月16日にニューメキシコ州アラモゴルドで行われた原子爆発装置の最初の試験であるトリニティで最高潮に達した。

戦前から、重水は優れた中性子減速材であり、原子炉の設計に容易に採用できることが認識されていました。 マンハッタン計画では、重水生産施設が既にカナダに存在していたため、この可能性のある設計機能はカナダの研究チームに割り当てられました。 終戦直後の1945年後半、カナダのプロジェクトは、オンタリオ州チョーク川に重水減速天然ウラン燃料研究炉、いわゆるZEEP（Zero-Energy Experimental Pile）を建設することに成功した。

ウラン235分離技術に関する情報が不足しているため、戦後に行われた最初の英国の努力は、天然ウランを燃料とし 1947年、グラファイト減速材とアルミニウムを被覆したウラン金属燃料を搭載した空冷原子炉”Gleep(Graphite Low Energy Experimental Pile)”が建設され、イギリスのバークシャー州ハーウェルで100キロワットの熱エネルギーを発生させた。 翌年、フランスの原子炉EL-1（「重水1」）またはZoé（「ゼロパワー、酸化ウラン、重水」）として知られる同様の出力の原子炉が、パリ近郊のシャティヨンに建設された。 フランスの原子炉も燃料に非濃縮ウランを使用していた。

1943年にソ連は、制御された核分裂反応を作成し、同位体分離を探索し、原子爆弾の設計を調査するための正式な研究プログラムを開始しました。 戦後、この計画は核分裂兵器の設計に向けて大きな進歩を遂げ始め、並行して、原子炉は兵器級のプルトニウムを製造するために設計された。 最初のソ連の連鎖反応は、1946年後半にモスクワでF-1として知られている実験的な黒鉛減速天然ウランパイルを使用して行われた。 最初のプルトニウム生産炉は、1948年にロシアのウラル山脈にあるチェリャビンスク-40複合施設で稼働した。