Laboratoire métallurgique - Metallurgical Laboratory

Laboratoire métallurgique
Eckhart Hall.jpg
Eckhart Hall de l'Université de Chicago a été utilisé pour les bureaux administratifs du projet métallurgique
Établi Février 1943  ( 1943-02 )
Type de recherche classifié
Budget 30,69 millions de dollars (1943-1946)
Champ de recherche
Chimie et métallurgie du plutonium , conception de réacteurs nucléaires
Réalisateur Richard L. Doan
Samuel K. Allison
Joyce C. Stearns
Farrington Daniels
Personnel 2 008 le 1er juillet 1944
Emplacement Chicago , Illinois , États-Unis
41 ° 47′25 ″ N 87 ° 35′56 ″ O  /  41,79028 ° N 87,59889 ° O  / 41,79028; -87,59889 Coordonnées : 41 ° 47′25 ″ N 87 ° 35′56 ″ O  /  41,79028 ° N 87,59889 ° O  / 41,79028; -87,59889
Agence d'exploitation
Université de Chicago
Enrico Fermi
James Franck
Glenn Seaborg
Eugene Wigner

Le laboratoire métallurgique (ou Met Lab ) était un laboratoire scientifique de l' Université de Chicago qui a été créé en février 1942 pour étudier et utiliser le plutonium, élément chimique récemment découvert . Il a étudié la chimie et la métallurgie du plutonium, conçu les premiers réacteurs nucléaires du monde pour le produire et mis au point des procédés chimiques pour le séparer des autres éléments. En août 1942, la section chimique du laboratoire fut la première à séparer chimiquement un échantillon pesable de plutonium, et le 2 décembre 1942, le Met Lab produisit la première réaction nucléaire en chaîne contrôlée , dans le réacteur Chicago Pile-1 , construit sous les gradins. de l'ancien stade de football de l'université , Stagg Field .

Le laboratoire métallurgique a été créé dans le cadre du projet métallurgique, également connu sous le nom de projet «Pile» ou «X-10», dirigé par le professeur de Chicago Arthur H. Compton , lauréat du prix Nobel. À son tour, cela faisait partie du projet Manhattan - l' effort allié pour développer la bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale . Le laboratoire métallurgique a été successivement dirigé par Richard L. Doan, Samuel K. Allison , Joyce C. Stearns et Farrington Daniels . Les scientifiques qui y ont travaillé comprenaient Enrico Fermi , James Franck , Eugene Wigner et Glenn Seaborg . À son apogée le 1er juillet 1944, il comptait 2 008 employés.

Chicago Pile-1 a été rapidement déplacé par le laboratoire vers un site plus éloigné dans la forêt d'Argonne , où ses matériaux d'origine ont été utilisés pour construire un Chicago Pile-2 amélioré à utiliser dans de nouvelles recherches sur les produits de la fission nucléaire. Un autre réacteur, Chicago Pile-3 , a été construit sur le site d'Argonne au début de 1944. Il s'agissait du premier réacteur au monde à utiliser de l'eau lourde comme modérateur de neutrons . Il est devenu critique en mai 1944 et a été mis en service pour la première fois à pleine puissance en juillet 1944. Le laboratoire métallurgique a également conçu le réacteur en graphite X-10 à l' usine Clinton Engineer Works à Oak Ridge, Tennessee , et le réacteur B à l' usine Hanford Engineer Works à l' État de Washington .

Outre les travaux sur le développement du réacteur, le Laboratoire de métallurgie a étudié la chimie et la métallurgie du plutonium et a travaillé avec DuPont pour développer le procédé au phosphate de bismuth utilisé pour séparer le plutonium de l'uranium. Lorsqu'il est devenu certain que les réacteurs nucléaires impliqueraient des matières radioactives à une échelle gigantesque, les aspects de santé et de sécurité ont été très préoccupés et l'étude des effets biologiques des rayonnements a pris une plus grande importance. On a découvert que le plutonium, comme le radium, était un chercheur d'os , ce qui le rendait particulièrement dangereux. Le Laboratoire de Métallurgie devient le premier des laboratoires nationaux , le Laboratoire National d'Argonne , le 1er juillet 1946. Les travaux du Met Lab aboutissent également à la création de l' Institut Enrico Fermi et de l' Institut James Franck à l'université.

Origines

La découverte de la fission nucléaire dans l' uranium par les chimistes allemands Otto Hahn et Fritz Strassmann en décembre 1938, et son explication théorique (et son nom) par Lise Meitner et Otto Frisch peu de temps après, ont ouvert la possibilité que les neutrons produits par fission puissent créer un nucléaire contrôlé réaction en chaîne . À l'Université de Columbia , Enrico Fermi et Leo Szilard ont commencé à explorer comment cela pourrait être réalisé. En août 1939, Szilard rédigea une lettre confidentielle adressée au président des États-Unis , Franklin D. Roosevelt , mettant en garde contre la possibilité d'un projet d'armes nucléaires allemand , et convainquit son vieil ami et collaborateur Albert Einstein de le cosigner. Cela a conduit le gouvernement américain à soutenir la recherche sur la fission nucléaire.

En avril 1941, le National Defence Research Committee (NDRC) a demandé à Arthur Compton , professeur de physique lauréat du prix Nobel de l' Université de Chicago , de faire rapport sur le programme sur l'uranium. Niels Bohr et John Wheeler ont émis l'hypothèse que les isotopes lourds avec des numéros atomiques impairs , comme le plutonium-239 , étaient fissiles . Emilio Segrè et Glenn Seaborg de l' Université de Californie ont produit 28 μg de plutonium dans le cyclotron de 60 pouces là - bas en mai 1941, et ont constaté qu'il avait 1,7 fois la section efficace de capture de neutrons thermiques de l'uranium 235. Alors que d'infimes quantités de plutonium-239 pouvaient être créées dans les cyclotrons, il n'était pas possible d'en produire une grande quantité de cette façon. Compton s'est entretenu avec Eugene Wigner de l'Université de Princeton sur la façon dont le plutonium pourrait être produit dans un réacteur nucléaire , et avec Robert Serber de l' Université de l'Illinois sur la façon dont le plutonium produit dans un réacteur pourrait alors être séparé chimiquement de l'uranium dont il était issu.

Le 20 décembre, peu de temps après l' attaque japonaise sur Pearl Harbor qui a amené les États-Unis dans la guerre, Compton a été placé en charge du projet de plutonium. Ses objectifs étaient de produire des réacteurs pour convertir l'uranium en plutonium, de trouver des moyens de séparer chimiquement le plutonium de l'uranium et de concevoir et fabriquer une bombe atomique. Bien qu'un réacteur réussi n'ait pas encore été construit, les scientifiques avaient déjà produit plusieurs concepts de conception différents mais prometteurs. Il appartenait à Compton de décider lesquels d'entre eux devaient être poursuivis. Il proposa un programme ambitieux visant à réaliser une réaction nucléaire en chaîne contrôlée d'ici janvier 1943 et à disposer d'une bombe atomique livrable d'ici janvier 1945.

Compton a estimé que le fait d'avoir des équipes à Columbia, à Princeton, à l'Université de Chicago et à l'Université de Californie créait trop de duplication et pas assez de collaboration, et il résolut de concentrer le travail en un seul endroit. Personne ne voulait déménager et tout le monde a plaidé en faveur de son propre emplacement. En janvier 1942, peu après l'entrée des États-Unis dans la Seconde Guerre mondiale, Compton décida de concentrer le travail sur son propre site, l'Université de Chicago, où il savait qu'il avait le soutien sans faille de l'administration universitaire, tandis que Columbia était engagé dans des efforts d'enrichissement d'uranium. et hésitait à ajouter un autre projet secret. L'emplacement central de Chicago et la disponibilité de scientifiques, de techniciens et d'installations dans le Midwest qui n'avaient pas encore été emportés par le travail de guerre étaient d'autres facteurs contribuant à cette décision . Le logement était plus facilement disponible et une ville de l'intérieur des terres était moins vulnérable aux attaques ennemies.

Personnel

Arthur H. Compton (à gauche) le chef du projet métallurgique, avec Martin D. Whitaker , le directeur des laboratoires Clinton

Le nouvel établissement de recherche a été créé en février 1942 et a été nommé "Laboratoire métallurgique" ou "Met Lab". Une véritable métallurgie a été réalisée, mais le nom était destiné à couvrir ses activités. L'Université de Chicago avait envisagé de créer un institut de recherche sur les métaux et le ferait en fait après la guerre, de sorte que sa création n'attira que peu d'attention. Le projet de plutonium de Compton est alors devenu connu sous le nom de projet métallurgique. Le laboratoire métallurgique était administré par l'Université de Chicago sous contrat avec le Bureau de la recherche scientifique et du développement (OSRD).

Plus de 5 000 personnes dans 70 groupes de recherche ont participé au projet métallurgique de Compton, également connu sous le nom de projet «Pile» ou «X-10», dont quelque 2 000 travaillaient au laboratoire métallurgique de Chicago. Malgré les bons salaires offerts, le recrutement a été difficile. Il y avait une concurrence pour les scientifiques et les ingénieurs d'autres projets liés à la défense, et Chicago coûtait cher par rapport aux villes universitaires.

Norman Hilberry était directeur associé du projet métallurgique et Richard L. Doan a été nommé directeur du laboratoire métallurgique. Si Doan était un administrateur compétent, il avait du mal à être accepté à la tête du laboratoire, car il n'était pas un universitaire. Le 5 mai 1943, Compton le remplace par Samuel K. Allison et nomme Henry D. Smyth directeur associé. Au départ, il y avait trois groupes de physique, dirigés par Allison, Fermi et Martin D. Whitaker . Frank Spedding était responsable de la division de chimie. Il a ensuite été remplacé par Herbert McCoy , puis par James Franck . Compton a placé Robert Oppenheimer en charge de l'effort de conception de la bombe en juin 1942. En novembre 1942, cela est devenu un projet distinct, connu sous le nom de Projet Y , qui était situé à Los Alamos, Nouveau-Mexique .

Après que le Corps of Engineers de l'armée des États-Unis a repris le projet Manhattan en août 1942, le district de Manhattan a coordonné les travaux. À partir du 17 février 1943, Compton releva du directeur du projet Manhattan, le brigadier général Leslie R. Groves, Jr. , au lieu de la section OSRD S-1 . Le district de Manhattan a assumé l'entière responsabilité du contrat du laboratoire métallurgique le 1er mai 1943. Le capitaine JF Grafton a été nommé ingénieur régional de Chicago en août 1942. Il a été remplacé par le capitaine Arthur V. Peterson en décembre 1942. Peterson est resté jusqu'en octobre 1944. Capitaine JF McKinley est devenu ingénieur régional de Chicago le 1er juillet 1945.

Immeubles

Au début, la plupart des installations du laboratoire étaient fournies par l'Université de Chicago. Les physiciens ont pris le contrôle de l'espace sous les stands nord et ouest de Stagg Field et dans le bâtiment de service, où se trouvait un cyclotron. Les chimistes ont repris le George Herbert Jones Laboratory et le Kent Chemical Laboratory. Le groupe de santé a pris de la place dans le bâtiment d'anatomie, la maison Drexel, l'hôpital Billings et le laboratoire Killis et les bureaux administratifs sont allés à Eckhart Hall . Szilard a écrit plus tard que "le moral des scientifiques pourrait presque être tracé dans un graphique en comptant le nombre de lumières allumées après le dîner dans les bureaux d'Eckhart Hall". Lorsque le projet a dépassé son espace à Eckhart Hall, il a déménagé dans le Ryerson Hall voisin. Le laboratoire métallurgique a finalement occupé 205 000 pieds carrés (19 000 m 2 ) d'espace de campus. Environ 131 000 $ de modifications ont été apportées aux bâtiments occupés par le laboratoire, mais l'Université de Chicago a également dû faire des modifications pour les utilisateurs déplacés par celui-ci.

Laboratoire d'Argonne au "Site A"

L'Université de Chicago a mis à la disposition du district de Manhattan un site de 0,73 acre (0,30 ha) occupé par des courts de tennis pour la construction d'un nouveau bâtiment de chimie d'une superficie de 20 000 pieds carrés (1 900 m 2 ). Stone et Webster ont commencé à travailler à ce sujet en septembre 1942 et ils ont été achevés en décembre. Il fut rapidement jugé trop petit et une parcelle adjacente de 0,85 acre (0,34 ha) fut ajoutée au bail, sur laquelle une annexe de 30 000 pieds carrés (2 800 m 2 ) fut construite et achevée en novembre 1943. ensuite réalisé sur le système de ventilation pour permettre au laboratoire de travailler le plutonium de manière plus sûre. Un site contenant une glacière et des écuries appartenant à l'Université de Chicago a été mis à disposition en avril 1943. Connu sous le nom de site B, il a été remodelé pour fournir 62 670 pieds carrés (5 822 m 2 ) de laboratoires et d'ateliers pour les groupes de santé et de métallurgie. Le 124th Field Artillery Armory a été loué à l'État de l'Illinois pour fournir plus d'espace en mars 1944 et environ 360000 pieds carrés (33000 m 2 ) d'espace ont été loués ou construits, au coût de 2 millions de dollars.

Pour des raisons de sûreté et de sécurité, il n’était pas souhaitable de localiser les installations d’expérimentation de réacteurs nucléaires dans une ville densément peuplée de Chicago. Compton a choisi un site dans la forêt d'Argonne , qui fait partie du district de Forest Preserve du comté de Cook , à environ 32 km au sud-ouest du centre de Chicago, appelé site A. Le ministère de la Guerre y a loué 440 ha de terres. du comté de Cook pour la durée de la guerre plus un an pour un dollar. La construction d'installations comprenant des laboratoires et des bâtiments de service et une route d'accès a commencé en septembre 1942 et s'est terminée au début de 1943. Compton a nommé Fermi comme premier directeur du laboratoire d'Argonne.

Développement de réacteur

Chicago Pile-1

Stagg Field à l'Université de Chicago. Le stade a été rasé en 1957.

Entre le 15 septembre et le 15 novembre 1942, des groupes dirigés par Herbert L. Anderson et Walter Zinn construisirent seize réacteurs expérimentaux (appelés à l'époque «pieux») sous les gradins de Stagg Field. Fermi a conçu un nouveau tas d' uranium et de graphite qui pourrait être porté à la criticité dans une réaction nucléaire contrôlée et auto-entretenue . La construction d'Argonne a pris du retard en raison de la difficulté de Stone & Webster à recruter suffisamment de travailleurs qualifiés et à obtenir les matériaux de construction nécessaires. Cela a conduit à un conflit du travail, les travailleurs syndiqués prenant des mesures pour recruter des travailleurs non syndiqués. Lorsqu'il est devenu clair que les matériaux pour le nouveau pieu de Fermi seraient disponibles avant que la nouvelle structure ne soit achevée, Compton a approuvé une proposition de Fermi pour construire le pieu sous les stands à Stagg Field.

La construction du réacteur, connu sous le nom de Chicago Pile-1 (CP-1), a commencé le matin du 16 novembre 1942. Les travaux ont été effectués en équipes de douze heures, avec une équipe de jour sous Zinn et une équipe de nuit sous Anderson. Une fois terminé, le cadre en bois supportait une structure de forme elliptique de 20 pieds (6,1 m) de haut, 6 pieds (1,8 m) de large aux extrémités et de 25 pieds (7,6 m) au milieu. Il contenait 6 tonnes courtes (5,4 t) d'uranium métal, 50 tonnes courtes (45 t) d'oxyde d'uranium et 400 tonnes courtes (360 t) de graphite, pour un coût estimé à 2,7 millions de dollars. Le 2 décembre 1942, il a réalisé la première réaction nucléaire autonome contrôlée. Le 12 décembre 1942, la puissance de sortie du CP-1 est portée à 200 W, suffisamment pour alimenter une ampoule. En l'absence de blindage de quelque nature que ce soit, c'était un risque de rayonnement pour tous ceux qui se trouvaient à proximité. Par la suite, les tests ont été poursuivis à la puissance inférieure de 0,5 W.

Chicago Pile-2

L'opération de Chicago Pile-1 a pris fin le 28 février 1943. Il a été démantelé et déplacé à Argonne, où les matériaux originaux ont été utilisés pour construire Chicago Pile-2 (CP-2). Au lieu d'être sphérique, le nouveau réacteur a été construit en forme de cube, d'environ 25 pieds (7,6 m) de haut avec une base d'environ 30 pieds (9,1 m) carré. Il était entouré de murs en béton de 5 pieds (1,5 m) d'épaisseur qui agissaient comme un bouclier anti-rayonnement , et avec une protection aérienne de 6 pouces (15 cm) de plomb et 50 pouces (130 cm) de bois. Plus d'uranium a été utilisé, il contenait donc 52 tonnes courtes (47 t) d'uranium et 472 tonnes courtes (428 t) de graphite. Aucun système de refroidissement n'a été fourni car il ne fonctionnait qu'à quelques kilowatts. Le CP-2 est devenu opérationnel en mars 1943.

Chicago Pile-3

Chicago Pile-3

Un deuxième réacteur, connu sous le nom de Chicago Pile-3 , ou CP-3, a été construit sur le site d'Argonne au début de 1944. C'était le premier réacteur au monde à utiliser de l'eau lourde comme modérateur de neutrons . Il n'était pas disponible lorsque le CP-1 a été construit, mais devient maintenant disponible en quantité grâce au projet P-9 du projet Manhattan . Le réacteur était un grand réservoir en aluminium, de 6 pieds (1,8 m) de diamètre, qui était rempli d'eau lourde, qui pesait environ 6,5 tonnes courtes (5,9 t). Le couvercle était percé de trous régulièrement espacés par lesquels 121 tiges d'uranium gainées d'aluminium se projetaient dans l'eau lourde. Le réservoir était entouré d'un réflecteur à neutrons en graphite , lui-même entouré d'un blindage en plomb et de béton. Le blindage sur le dessus du réacteur était constitué de couches de briques amovibles carrées de 1 pied (30 cm) composées de couches de fer et de masonite . L'eau lourde a été refroidie avec un échangeur de chaleur refroidi à l'eau . En plus des barres de commande, il y avait un mécanisme d'urgence pour déverser l'eau lourde dans un réservoir en dessous. La construction a commencé le 1er janvier 1944. Le réacteur est devenu critique en mai 1944 et a d'abord été mis en service à pleine puissance de 300 kW en juillet 1944.

Pendant la guerre, Zinn lui a permis de fonctionner 24 heures sur 24 et sa conception a facilité la conduite d'expériences. Cela comprenait des tests pour étudier les propriétés des isotopes tels que le tritium et déterminer la section efficace de capture des neutrons des éléments et des composés qui pourraient être utilisés pour construire de futurs réacteurs ou se trouver dans des impuretés. Ils ont également été utilisés pour des essais d'instrumentation, et dans des expériences pour déterminer la stabilité thermique des matériaux et pour former des opérateurs.

Pieux de production

La conception des réacteurs pour la production de plutonium a posé plusieurs problèmes, non seulement en physique nucléaire, mais en ingénierie et en construction. Des questions telles que l'effet à long terme des rayonnements sur les matériaux ont reçu une attention considérable de la part du Laboratoire métallurgique. Deux types de réacteurs ont été considérés: homogène, dans lequel le modérateur et le combustible étaient mélangés ensemble, et hétérogène, dans lequel le modérateur et le combustible étaient disposés dans une configuration en treillis. À la fin de 1941, une analyse mathématique avait montré que la conception en treillis présentait des avantages par rapport au type homogène, et a donc été choisie pour le CP-1, ainsi que pour les réacteurs de production ultérieurs. Pour un modérateur de neutrons, le graphite a été choisi en fonction de sa disponibilité par rapport au béryllium ou à l'eau lourde.

Nouveau bâtiment de chimie sur le campus de l'Université de Chicago. La tour gothique de Stagg Field est à peine visible à l'arrière-plan gauche.

La décision du liquide de refroidissement à utiliser a suscité davantage de débats. Le premier choix du laboratoire métallurgique était l' hélium , car il pouvait être à la fois un réfrigérant et un modérateur de neutrons. Les difficultés de son utilisation n'ont pas été négligées. De grandes quantités seraient nécessaires et elles devraient être très pures, sans impuretés absorbant les neutrons . Des ventilateurs spéciaux seraient nécessaires pour faire circuler le gaz à travers le réacteur, et le problème des fuites de gaz radioactifs devrait être résolu. Aucun de ces problèmes n’a été considéré comme insurmontable. La décision d'utiliser l'hélium a été transmise à DuPont , la société chargée de la construction des réacteurs de production, et a été acceptée dans un premier temps.

Au début de 1943, Wigner et son groupe théorique qui comprenait Alvin Weinberg , Katharine Way , Leo Ohlinger, Gale Young et Edward Creutz ont produit une conception pour un réacteur de production avec refroidissement par eau. Le choix de l'eau comme fluide de refroidissement était controversé, car il était connu pour absorber les neutrons, réduisant ainsi l'efficacité du réacteur, mais Wigner était convaincu que les calculs de son groupe étaient corrects et qu'avec le graphite et l'uranium plus purs qui étaient maintenant disponibles, l'eau fonctionnerait, tandis que les difficultés techniques liées à l'utilisation de l'hélium comme liquide de refroidissement retarderaient le projet.

La conception utilisait une fine couche d'aluminium pour protéger l'uranium de la corrosion par l'eau de refroidissement. Des limaces cylindriques d'uranium avec des chemises en aluminium seraient poussées à travers des canaux à travers le réacteur et tomberaient de l'autre côté dans un bassin de refroidissement. Une fois la radioactivité diminuée, les limaces seraient emportées et le plutonium extrait. Après avoir examiné les deux conceptions, les ingénieurs de DuPont ont choisi le modèle refroidi à l'eau. En 1959, un brevet pour la conception du réacteur serait délivré au nom de Creutz, Ohlinger, Weinberg, Wigner et Young.

L'utilisation d'eau comme liquide de refroidissement pose le problème de la corrosion et de l'oxydation des tubes en aluminium. Le laboratoire métallurgique a testé divers additifs dans l'eau pour déterminer leur effet. On a constaté que la corrosion était minimisée lorsque l'eau était légèrement acide, de sorte que de l'acide sulfurique dilué a été ajouté à l'eau pour lui donner un pH de 6,5. D' autres additifs tels que le silicate de sodium , le dichromate de sodium et de l' acide oxalique ont également été introduits dans l'eau pour empêcher une accumulation de film qui pourrait inhiber la circulation de l'eau de refroidissement. Les bouchons de combustible ont reçu une chemise d'aluminium pour protéger l'uranium métal de la corrosion qui se produirait s'il venait en contact avec l'eau, et pour empêcher l'évacuation des produits de fission radioactifs gazeux qui pourraient se former lors de leur irradiation. L'aluminium a été choisi car la gaine devait transmettre de la chaleur sans absorber trop de neutrons. Le processus de mise en conserve d'aluminium a fait l'objet d'une attention particulière, car les limaces rompues pourraient bloquer ou endommager les canaux dans le réacteur, et les plus petits trous pourraient dégager des gaz radioactifs. Le laboratoire métallurgique a étudié les régimes de production et d'essai pour le processus de mise en conserve.

Un domaine de recherche important concernait l' effet Wigner . Sous bombardement par des neutrons, les atomes de carbone dans le modérateur de graphite peuvent être éliminés de la structure cristalline du graphite. Au fil du temps, cela fait chauffer et gonfler le graphite. L'enquête sur le problème prendrait la majeure partie de 1946 avant qu'une solution ne soit trouvée.

Chimie et métallurgie

Laboratoire du New Chemistry Building de l'Université de Chicago

Les travaux métallurgiques se sont concentrés sur l'uranium et le plutonium. Bien qu'il ait été découvert plus d'un siècle auparavant, on en savait peu sur l'uranium, comme en témoigne le fait que de nombreuses références donnaient un chiffre pour son point de fusion qui était décalé de près de 500 ° F (280 ° C). Edward Creutz l'a étudié et a découvert qu'à la bonne plage de température, l'uranium pouvait être martelé et laminé, et aspiré dans les barres requises par la conception du réacteur de production. On a constaté que lorsque l'uranium était coupé, les copeaux s'enflammaient. En collaboration avec Alcoa et General Electric , le laboratoire métallurgique a mis au point une méthode pour souder la gaine en aluminium au bouchon d'uranium.

Sous la pression d'identifier une source d'uranium traité, en avril 1942, Compton, Spedding et Hilberry rencontrèrent Edward Mallinckrodt au siège de sa société chimique à St. Louis, Missouri. La société a conçu et mis en œuvre une nouvelle technique de traitement de l'uranium utilisant de l'éther, a soumis des matériaux de test réussis à la mi-mai, a fourni le matériau pour la première réaction autonome en décembre et a satisfait la totalité de la commande du projet des soixante premières tonnes avant le contrat. a été signé.

La métallurgie du plutonium était totalement inconnue, car elle n'avait été découverte que récemment. En août 1942, l'équipe de Seaborg a isolé chimiquement la première quantité pesable de plutonium de l'uranium irradié dans le laboratoire de Jones. Jusqu'à ce que les réacteurs soient disponibles, de minuscules quantités de plutonium étaient produites dans le cyclotron de l'Université de Washington à Saint-Louis . La division de chimie a travaillé avec DuPont pour développer le procédé au phosphate de bismuth utilisé pour séparer le plutonium de l'uranium.

Santé et sécurité

Les dangers de l'intoxication par rayonnement étaient devenus bien connus grâce à l'expérience des peintres de cadrans au radium . Lorsqu'il est devenu certain que les réacteurs nucléaires impliqueraient des matières radioactives à une échelle gigantesque, les aspects de santé et de sécurité ont été très préoccupés. Robert S. Stone, qui avait travaillé avec Ernest Lawrence à l'Université de Californie, a été recruté pour diriger le programme de santé et de sécurité du projet métallurgique. Simeon Cutler, radiologue, a assumé la responsabilité de la radioprotection à Chicago, avant de diriger le programme sur le site de Hanford . Groves a nommé Stafford L. Warren de l' Université de Rochester à la tête de la section médicale du projet Manhattan. Au fil du temps, l'étude des effets biologiques des rayonnements a pris une plus grande importance. On a découvert que le plutonium, comme le radium, était un chercheur d'os , ce qui le rendait particulièrement dangereux.

La Division de la santé du Laboratoire métallurgique a établi des normes d'exposition aux rayonnements. Les travailleurs étaient régulièrement testés dans les cliniques de l'Université de Chicago, mais cela pourrait être trop tard. Des dosimètres personnels en fibre de quartz ont été achetés, de même que des dosimètres à badge de film , qui enregistrent le dosage cumulatif. La division de la santé de Stone a travaillé en étroite collaboration avec le groupe d'instrumentation de William P. Jesse dans la division de physique pour développer des détecteurs, y compris des compteurs Geiger portables . Herbert M. Parker a créé une métrique pour l'exposition aux rayonnements qu'il a appelé l' équivalent roentgen man ou rem. Après la guerre, cela a remplacé le roentgen comme mesure standard de l'exposition aux radiations. Les travaux d'évaluation de la toxicité du plutonium ont débuté lorsque les semi-usines de plutonium du Clinton Engineer Works ont commencé à le produire en 1943. Le projet a fixé une limite de 5 microgrammes (μg) dans le corps, et les pratiques de travail et les lieux de travail à Chicago et Clinton étaient modifié pour garantir le respect de cette norme.

Activités ultérieures

En 1943 et 1944, le laboratoire de métallurgie s'est concentré sur la mise en service du réacteur X-10 graphite de l'usine Clinton Engineer, puis sur le réacteur B sur le site de Hanford. À la fin de 1944, l'accent était mis sur la formation des opérateurs. Une grande partie de la division de chimie a déménagé à Oak Ridge en octobre 1943, et de nombreux membres du personnel ont été transférés vers d'autres sites du projet Manhattan en 1944, en particulier à Hanford et Los Alamos. Fermi devint chef de division à Los Alamos en septembre 1944, et Zinn devint directeur du laboratoire d'Argonne. Allison suivit en novembre 1944, emmenant avec lui une grande partie du personnel du Laboratoire métallurgique, y compris la plupart de la section des instruments. Il a été remplacé par Joyce C. Stearns . Farrington Daniels , devenu directeur associé le 1er septembre 1944, succède à Stearns en tant que directeur le 1er juillet 1945.

Le 124e site de l'armurerie d'artillerie de campagne en 2006

Dans la mesure du possible, l'Université de Chicago a tenté de réembaucher des travailleurs qui avaient été transférés du Laboratoire métallurgique à d'autres projets une fois leur travail terminé. Le remplacement du personnel était presque impossible, car Groves avait ordonné un gel du personnel. La seule division à croître entre novembre 1944 et mars 1945 était la division de la santé; tous les autres ont perdu 20 pour cent ou plus de leur personnel. D'un sommet de 2.008 employés le 1er juillet 1944, le nombre de personnes travaillant au Laboratoire de métallurgie est tombé à 1444 le 1er juillet 1945.

La fin de la guerre n'a pas mis fin au flot des départs. Seaborg partit le 17 mai 1946, emportant avec lui une grande partie de ce qui restait de la division de chimie. Le 11 février 1946, l'armée parvient à un accord avec le président de l'université Robert Hutchins pour que le personnel et l'équipement du projet métallurgique soient repris par un laboratoire régional basé à Argonne, que l'université gère toujours. Le 1er juillet 1946, le Laboratoire de métallurgie devient le Laboratoire national d'Argonne , premier laboratoire national désigné , avec Zinn comme premier directeur. Le nouveau laboratoire comptait 1 278 employés au 31 décembre 1946, lorsque le projet Manhattan prit fin, et la responsabilité des laboratoires nationaux passa à la Commission de l'énergie atomique , qui remplaça le projet Manhattan le 1er janvier 1947. Les travaux du laboratoire métallurgique conduisirent également à la création de l' Institut Enrico Fermi , ainsi que du James Franck Institute , à l'Université de Chicago.

Les paiements effectués à l’Université de Chicago dans le cadre du contrat initial à but non lucratif du 1er mai 1943 se sont élevés à 27 933 134,83 ​​dollars, dont 647 671,80 dollars en coûts de construction et de rénovation. Le contrat a expiré le 30 juin 1946 et a été remplacé par un nouveau contrat, qui a pris fin le 31 décembre 1946. Un montant supplémentaire de 2 756 730,54 dollars a été payé au titre de ce contrat, dont 161 636,10 dollars ont été consacrés à la construction et à la rénovation. Un montant supplémentaire de 49 509,83 $ a été versé à l'Université de Chicago pour la restauration de ses installations.

En 1974, le gouvernement des États-Unis a commencé à nettoyer les anciens sites du projet Manhattan dans le cadre du programme d'action corrective sur les sites anciennement utilisés (FUSRAP). Cela incluait ceux utilisés par le laboratoire métallurgique. Stagg Field avait été démoli en 1957, mais 23 sites du Kent Laboratory ont été décontaminés en 1977, et 99 autres à l'Eckhart, Ryerson et le Jones Laboratory en 1984. Environ 600 pieds cubes (17 m 3 ) de solides et trois 55- des fûts de gallons de déchets liquides ont été collectés et expédiés vers divers sites pour élimination. La Commission de l'énergie atomique a mis fin à son bail sur le site de l'armurerie en 1951 et il a été restauré dans l'état de l'Illinois. Des essais en 1977, 1978 et 1987 ont indiqué des niveaux résiduels de radioactivité qui dépassaient les directives du ministère de l'Énergie , de sorte qu'une décontamination a été effectuée en 1988 et 1989, après quoi le site a été déclaré apte à une utilisation sans restriction.

Remarques

Références

Liens externes