Herbert G. MacPherson - Herbert G. MacPherson
Herbert G. MacPherson (2 novembre 1911 - 6 janvier 1993) était un ingénieur nucléaire américain et directeur adjoint du Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Il a contribué à la conception et au développement de réacteurs nucléaires et de l'avis d' Alvin Weinberg, il était "le plus grand expert du pays en graphite" ...
Carrière
Après avoir reçu son doctorat. en physique de l'Université de Californie à Berkeley en 1936, MacPherson est allé travailler au National Weather Service à Washington DC. L'année suivante, il a été embauché par la Division nationale du carbone de l' Union Carbide and Carbon Corporation à Cleveland dans l'Ohio, où il a étudié les spectres des arcs de carbone qui étaient souvent utilisés dans l'industrie cinématographique. En 1956, il a déménagé à Oak Ridge TN pour devenir chercheur scientifique au Oak Ridge National Laboratory. MacPherson est devenu directeur adjoint du Oak Ridge National Laboratory en 1965, poste qu'il a occupé jusqu'en 1970. De 1970 à 1976, il a occupé le poste de professeur de génie nucléaire à l'Université du Tennessee. En 1973, il a été directeur par intérim de l'Institute for Energy Analysis, une organisation fondée par Alvin Weinberg pour l'étude de la gestion et des futures sources d'énergie. En 1978, il a été élu membre de la National Academy of Engineering .
Le graphite nucléaire et le projet Manhattan
La possibilité de créer une réaction en chaîne dans l' uranium est apparue en 1939 à la suite des expériences de fission nucléaire d' Otto Hahn et Fritz Strassman , et de l'interprétation de ces résultats par Lise Meitner et Otto Frisch . Les possibilités intéressantes que cela présentait se sont rapidement répandues dans la communauté mondiale de la physique. Pour que le processus de fission réagisse en chaîne, les neutrons créés par la fission de l'uranium doivent être ralentis en interagissant avec un modérateur de neutrons (un élément de faible poids atomique, qui «rebondira», lorsqu'il est frappé par un neutron) avant de être capturé par d’autres atomes d’uranium. Il était bien connu en 1939 que les deux modérateurs les plus prometteurs étaient l'eau lourde et le graphite (une forme semi-cristalline de carbone pur).
En février 1940, à l'aide de fonds alloués en partie à la suite de la lettre d'Einstein-Szilard au président Roosevelt, Leo Szilard a acheté 4 tonnes de graphite à National Carbon pour une utilisation dans le réacteur expérimental d' Enrico Fermi , la soi-disant pile exponentielle. Fermi écrit que "les résultats de cette expérience étaient [sic] quelque peu décourageants" probablement en raison de l'absorption de neutrons par une impureté inconnue. Ainsi, en décembre 1940, Fermi et Szilard ont rencontré HG MacPherson et VC Hamister à National Carbon pour discuter de l'existence possible d'impuretés dans le graphite, sans décrire spécifiquement les raisons de leur visite. Ayant précédemment (septembre 1939) lu l'article de RB Roberts et JBH Kuper (qui décrivait la nécessité d'un modérateur dans une réaction en chaîne), MacPherson put en déduire le but de la visite. En raison de son expérience avec les spectres des arcs de carbone, il s'est rendu compte que même le graphite de haute qualité contient des quantités infimes d' impuretés de bore qui pourraient le rendre potentiellement inutilisable en tant que modérateur de neutrons dans un réacteur à uranium, confirmant une suspicion de Szilard.
À la suite de cette réunion, au cours des deux années suivantes, MacPherson (en collaboration avec LM Currie et VC Hamister) a développé des techniques de purification thermique pour la production de graphite à faible teneur en bore, qui ont abouti au produit «AGOT Graphite» de National Carbon. Selon WP Eatherly, c'était "le premier véritable graphite de qualité nucléaire". En novembre 1942, National Carbon avait expédié 250 tonnes de graphite AGOT à l'Université de Chicago où il a été utilisé dans la construction du Chicago Pile-1 de Fermi , le premier réacteur nucléaire à générer une réaction en chaîne soutenue. Le graphite AGOT a également été utilisé pour construire le réacteur en graphite X-10 à Oak Ridge TN et les réacteurs du site de Hanford à Washington, qui ont produit du plutonium pendant et après la Seconde Guerre mondiale. Ce procédé et ses perfectionnements ultérieurs sont devenus des techniques standard dans la fabrication du graphite nucléaire.
Cette information cruciale concernant les impuretés de bore n'était pas connue des scientifiques allemands qui ont tenté de créer une réaction en chaîne dans l'uranium pendant la seconde guerre mondiale. La section efficace pour l'absorption des neutrons dans le graphite a été étudiée en Allemagne par Walter Bothe , P. Jensen et Werner Heisenberg qui l'ont trouvée trop élevée, éliminant ainsi le graphite comme modérateur possible. Par conséquent, l'effort allemand pour créer une réaction en chaîne impliquait des tentatives d'utiliser de l'eau lourde , une alternative coûteuse et rare. Ecrivant aussi tard qu'en 1947, Heisenberg ne comprenait toujours pas que le seul problème avec le graphite était les impuretés de bore.
Réacteur à sel fondu
En 1956, MacPherson a été nommé par le directeur de l'ORNL, Alvin Weinberg , pour diriger l' expérience du réacteur au sel fondu , une conception de réacteur révolutionnaire sûre, efficace et relativement peu coûteuse, maintenant appelée cycle du combustible au thorium . En moins de deux ans, les tests chimiques des matériaux fondus, les études de coûts, la conception générale et les calculs avaient été achevés et étaient décrits dans le rapport d'étape trimestriel de MacPherson sur le MSRE. Les calculs ont été effectués sur l' ORACLE (ordinateur) , un clone de von Neumann de la machine IAS qui avait été construit à l' ORNL sous la direction de Alston Scott Householder . Le MSRE a été financé par la Commission de l'énergie atomique en 1959 et a été achevé en 1965. Il a fonctionné sans interruption jusqu'à ce qu'il soit fermé en 1969, mais il avait prouvé la viabilité de la conception Weinberg qualifie ce projet de "peut-être le plus ingénieux et audacieux. expérience d'ingénierie jamais menée à l'ORNL ". (En 1972, le gouvernement américain a refusé de financer le réacteur surgénérateur de sel fondu proposé à l'ORNL, a mis le feu à Alvin Weinberg et a réorienté son soutien vers la conception et la construction de réacteurs surgénérateurs rapides à métaux liquides, tels que le réacteur surgénérateur de Clinch River .)
En 1958, parallèlement à la publication du premier manuel sur les réacteurs nucléaires, MacPherson (avec James Lane et Frank Maslan) a édité et publié leur traité d'ingénierie sur les réacteurs à combustible fluide
Archéologie maya
Après sa retraite, MacPherson a développé un intérêt pour la culture et les écrits mayas, en particulier ceux relatifs au Codex de Dresde . Cet ancien manuscrit maya contient un tableau, communément appelé le «tableau d'avertissement des éclipses» de dates, dont les intervalles correspondent approximativement aux intervalles entre les éclipses solaires qui se produisent dans le monde entier. Des centaines d'articles ont été rédigés pour tenter de comprendre ce tableau (voir). MacPherson a étudié le problème déconcertant de la manière dont une civilisation ancienne aurait pu réussir à générer une telle table alors qu'elle ne possédait pas les modèles astronomiques nécessaires pour prédire les éclipses dans le monde entier et lorsque seules plusieurs éclipses solaires auraient été visibles par les Mayas dans l'ensemble. période de leur civilisation. Dans ce que certains experts considèrent comme "la plus intéressante des études récentes sur la table d'éclipse", MacPherson a décrit une procédure simple par laquelle une telle table peut avoir été assemblée par des astronomes mayas dans le processus de détermination de la "saison lunaire".