de eerste atomaire palen

kort na de ontdekking van kernsplijting werd aangekondigd in 1939. De Tweede Wereldoorlog, echter, begon in Europa in September van dat jaar, en natuurkundigen in kernsplijting onderzoek draaide hun gedachten om het gebruik van de kettingreactie in een atoombom. In de Verenigde Staten, Voorzitter Franklin D. Roosevelt werd overgehaald door een brief van Albert Einstein om een geheim project te starten gewijd aan dit doel. Het Manhattan-Project omvatte werkzaamheden op het gebied van uraniumverrijking om uranium-235 in hoge concentraties te verkrijgen en onderzoek naar de ontwikkeling van reactoren. Het doel was tweeledig: meer te leren over de kettingreactie bij het ontwerpen van bommen en een methode te ontwikkelen voor de productie van een nieuw element, plutonium, dat naar verwachting splijtbaar zou zijn en chemisch geïsoleerd zou kunnen worden uit uranium.

Reactor ontwikkeling werd geplaatst onder toezicht van de belangrijkste experimentele kernfysicus van het tijdperk, Enrico Fermi. Fermi ‘ s project begon aan de Columbia University en werd voor het eerst gedemonstreerd aan de Universiteit van Chicago, gericht op het ontwerp van een grafiet-gemodereerde reactor. Op 2 December 1942 meldde Fermi dat hij de eerste zichzelf in stand houdende kettingreactie had veroorzaakt. Zijn reactor, later Chicago Pile No.1 (CP-1) genoemd, was gemaakt van zuiver grafiet waarin uraniummetaalslakken naar het centrum werden geladen met uraniumoxideklontjes rond de randen. Dit apparaat had geen koelsysteem, omdat het naar verwachting voor puur experimentele doeleinden zou worden gebruikt bij een zeer laag vermogen (ongeveer 10 kilowatt thermische energie). CP-1 werd vervolgens ontmanteld en gereconstrueerd in een nieuw laboratorium in de buitenwijken van Chicago, het oorspronkelijke hoofdkwartier van wat nu Argonne National Laboratory is. Het apparaat bleef in dienst als onderzoeksreactor tot het uiteindelijk werd ontmanteld in 1953. (Zie de tabel met opmerkelijke vroege kernreactoren.)

na het succesvolle CP-1-experiment werden snel plannen opgesteld voor de bouw van de eerste productiereactoren (voor de productie van het plutonium dat in de atoombom moet worden gebruikt). Dit waren de vroege Hanford, Washington, reactoren, die waren grafiet gemodereerd, natuurlijk uranium gevoed, watergekoelde apparaten. Als back-upproject werd een luchtgekoelde productiereactor gebouwd in Oak Ridge, Tennessee. Toen de Hanford faciliteiten succesvol bleken, werd deze reactor voltooid om te dienen als de x-10 reactor in wat nu Oak Ridge National Laboratory is. De eerste verrijkte-brandstof onderzoeksreactor werd voltooid in Los Alamos, New Mexico, in 1944 toen verrijkt uranium-235 beschikbaar kwam voor onderzoeksdoeleinden. Al deze inspanningen culmineerden in Trinity, de eerste test van een atomair explosief, die plaatsvond op 16 juli 1945 in Alamogordo, New Mexico.al voor de oorlog werd erkend dat zwaar water een uitstekende neutronenmoderator was en gemakkelijk in een reactorontwerp kon worden gebruikt. Tijdens het Manhattan Project werd deze mogelijke ontwerpfunctie toegewezen aan een Canadees onderzoeksteam, aangezien er al zwaarwaterproductiefaciliteiten bestonden in Canada. Eind 1945, kort na het einde van de oorlog, slaagde het Canadese project erin een onderzoeksreactor met zware watermoderatie te bouwen, de zogenaamde ZEEP (Zero-Energy Experimental Pile), in Chalk River, Ontario.

wegens een gebrek aan informatie over uranium-235 scheidingstechnieken, waren de eerste Britse inspanningen, die na de oorlog plaatsvonden, gericht op het gebruik van natuurlijk uranium als brandstof. In 1947 werd GLEEP (Graphite Low Energy Experimental Pile), een luchtgekoelde reactor met een grafiet moderator en uranium metalen brandstof bekleed met aluminium, gebouwd en werd kritisch in Harwell, Berkshire, Engeland, het genereren van 100 kilowatt thermische energie. Het jaar daarop werd een Franse reactor met een vergelijkbaar vermogen, bekend als EL-1 (voor “zwaar water 1”) of Zoé (voor “nulvermogen, uraniumoxide, zwaar water”), gebouwd in Châtillon, nabij Parijs. Ook de Franse reactor gebruikte niet-verrijkt uranium in zijn brandstof.in 1943 begon de Sovjet-Unie een formeel onderzoeksprogramma om een gecontroleerde splijtingsreactie te creëren, isotopenscheiding te onderzoeken en atoombomontwerpen te onderzoeken. Na de oorlog begon het programma aanzienlijke vooruitgang te boeken in de richting van het ontwerp van een splijtingswapen; in tandem werden reactoren ontworpen voor de productie van plutonium van wapenkwaliteit. De eerste Sovjet-kettingreactie vond plaats in Moskou eind 1946, met behulp van een experimentele grafiet-gemodereerde natuurlijke uraniumstapel bekend als F-1. De eerste plutoniumproductiereactor werd operationeel in het Tsjeljabinsk-40 complex in het Oeralgebergte in Rusland in 1948.