Westinghouse Atom Smasher был 5-миллионовольтным электростатическим ядерным ускорителем Ван де Граафа , эксплуатируемым Westinghouse Electric Corporation в их научно-исследовательских лабораториях в Форест-Хиллз, штат Пенсильвания . [1] Он сыграл важную роль в развитии практических приложений ядерной науки для производства энергии. [2] [3] [4] В частности, он использовался в 1940 году для открытия фотоделения урана и тория , [5] [6] и был наиболее цитируемым для определенных измерений ядерной физики. [7] Westinghouse Atom Smasher был предназначен для проведения измерений ядерных реакций для исследований в области ядерной энергетики. [8] Это был первый промышленный генератор Ван де Граафа в мире, [9] и ознаменовал начало ядерных исследований для гражданских целей. [10] [11] Построенная в 1937 году, она представляла собой грушевидную башню высотой 65 футов (20 м) . [9] [12] Он практически не использовался после Второй мировой войны, и основная конструкция была положена на бок в 2015 году . [12] В 1985 году Институт инженеров по электротехнике и электронике назвал его «вехой в электротехнике» . [6]
Westinghouse Atom Smasher был создан в связи с интересом и развитием физики в начале 1900-х годов. [13] В 1932 году были достигнуты некоторые важные успехи в исследованиях ядерной физики. Технология ускорителя частиц была разделена на три направления исследований. Первое началось с исследований Эрнеста Резерфорда свойств атомных частиц в 1920-х годах. [14] Затем Джон Д. Кокрофт и Эрнест Уолтон произвели первые ядерные расщепления с использованием искусственно ускоренных частиц. [14] Второе направление исследований было сосредоточено на ускорителях высоких энергий и развитии резонансного ускорения. [14] Третье направление исследований было изобретением бетатрона Рольфом Видеро в 1923 году. [14] Поскольку открытие ядра было свежим, было проведено много исследований о том, как его коммерциализировать. Использование ускорителя частиц позволило ученым лучше понять, как атомы, атомные ядра и нуклоны удерживаются вместе. [15] Атомный ускоритель Вестингауза был первым ускорителем частиц, построенным для промышленного использования. [16] Атомный ускоритель мало использовался после окончания Второй мировой войны . [17]
В генераторе Ван де Граафа , изобретенном в 1929 году Робертом Дж. Ван де Грааффом , бесконечная резиновая или тканевая лента переносит электрические заряды с ролика в основании устройства и осаждает их внутри полого металлического электрода в верхней части. Это вызывает возникновение высокого напряжения между электродами в верхней и нижней части устройства. [18]
В машине Вестингауза два высокоскоростных ремня поднимались по 47-футовой шахте к грибовидному электроду около верхней части колбовидного корпуса, где накапливались электрические заряды (см. схему в разрезе) . [19] Различные ионы, такие как ионы, полученные из газообразного водорода ( протоны ) или газообразного гелия ( альфа-частицы ), вводились в верхнюю часть ускорительной трубки. Высокий электростатический потенциал между верхней и нижней частью трубки затем заставлял эти субатомные частицы ускоряться до чрезвычайно высоких скоростей, когда они перемещались вниз по вакуумированному цилиндру диаметром 17 дюймов и высотой 40 футов, который представлял собой герметичную стопку из множества отдельных стеклянных сегментов, которые в совокупности составляли самую большую вакуумную трубку в мире на момент ее создания. [6] Ускорительная трубка проходила между вращающимися ремнями и параллельно им к основанию машины, где ускоренные частицы бомбардировали экспериментальные мишени , размещенные внутри трубки, вызывая различные ядерные реакции . [18] [20]
Энергия частиц измерялась с помощью гамма-лучей , которые пучок производил, когда его частицы попадали на фторидную мишень, что было напрямую связано с потенциалом напряжения между электродами машины. [20]
Максимальное напряжение, которое может вырабатывать генератор Ван де Граафа, ограничено утечкой заряда с верхнего электрода из-за коронного разряда и дуги . При атмосферном давлении машина Ван де Граафа, как правило, ограничена примерно 1 мегавольтом. Таким образом, этот прибор был установлен внутри грушевидного воздушного резервуара высотой 65 футов и диаметром 30 футов, который во время работы находился под давлением 120 фунтов на квадратный дюйм. [19] Высокое давление улучшило изолирующие свойства воздуха и уменьшило утечку заряда , что позволило машине достичь потенциала напряжения 5 мегавольт. Это позволило получить энергию пучка 5 МэВ , хотя изначально надеялись достичь 10 МэВ .
Во время Второй мировой войны Westinghouse приостановил фундаментальные исследования и вместо этого сосредоточился на исследовании микроволнового радара. [21] Это похоже на то, как MIT и Гарвард также основали свои собственные организации для изучения радиации и радио во время войны. Атомный ускоритель был закрыт, чтобы Westinghouse мог сосредоточиться на отделе электроники. [21] Многие из участников проекта Westinghouse перешли на другую работу в этот период закрытия, но оставались тесно связанными с ядерными исследованиями, которые проводились в то время. [21]
Подразделение Westinghouse Lamp Division в Блумфилде, штат Нью-Джерси, начало производство металлического урана, который использовался в первом атомном котле. До того, как стать директором по исследованиям в подразделении Lamp Division, Харви Рентшлер разработал метод восстановления солей урана в металл для изучения возможного использования в качестве нити накаливания лампы. Он обнаружил, что температура плавления была слишком низкой для использования, и решил закрыть проект до начала работы атомного котла в Чикаго. Единственным непосредственным источником металлического урана был объект в Блумфилде. Рентшлера попросили снова начать производство этих металлов для этого нового проекта. Он начал с грубой, низкоуровневой производственной линии, используя оцинкованные ванны в качестве сосудов, прежде чем расширить проект для дальнейшего производства. [21] EU Condon , а также некоторые другие рабочие атомного ускорителя, были отправлены для тесного сотрудничества с Манхэттенским проектом по разработке методов разделения изотопов урана. Сам атомный ускоритель использовался в качестве резервуара сжатого воздуха для разработки реактивного двигателя во время войны. [21]
Когда война закончилась, Westinghouse вернулся к своей обычной исследовательской деятельности, вернув многих рабочих и отремонтированный атомный ускоритель. Однако было обнаружено, что железо, используемое для атомного ускорителя, стало хрупким при низких температурах, и атомный ускоритель мог быть поврежден во время войны. [ необходима цитата ] Этот факт был обнаружен, когда несколько кораблей Liberty плыли по ледяным водам Аляски, их внешние части начали трескаться и разрушаться, в результате чего корабли затонули из-за разрушения металла. [ необходима цитата ]
В 2012 году собственность, окружающая ускоритель атомов, была куплена P&L Investments, LLC. [1] Компанией управлял Гэри Сильверсмит, застройщик, который намеревался построить квартиры и выразил заинтересованность в сохранении ускорителя. [22] В 2013 году Ассоциация молодых защитников памятников Питтсбурга назвала его одной из 10 лучших возможностей для сохранения памятников в городе. [22] В 2013 году обсуждались планы школьного округа Вудленд-Хиллз по созданию образовательного учреждения STEM с ускорителем атомов в качестве центрального элемента, но стоимость в 4–5 миллионов долларов оказалась непомерной, и проект так и не был реализован. [22]
К 2015 году конструкция находилась в значительном упадке и была смещена со своих опор из-за вандализма и возраста. [22] 20 января 2015 года Сильверсмит снял атомный ускоритель с опор и положил его на бок. [2] Рабочие уложили кирпичи, чтобы смягчить падение, и опрокинули его. [12] В электронном письме в Pittsburgh Post-Gazette Сильверсмит заявил о своей постоянной приверженности восстановлению и реставрации атомного ускорителя, заявив: «Знаменитая лампочка атомного ускорителя выживет». [22] По состоянию на 2023 год атомный ускоритель остается на месте сноса, подвергаясь воздействию стихии.
Включает ссылку на видеозапись 1985 года:
"IEEE Milestone Dedication Ceremony"
Медиа, связанные с Westinghouse Atom Smasher на Wikimedia Commons
