시카고 파일 1
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1. 개요
시카고 파일 1(CP-1)은 1942년 12월 2일 엔리코 페르미가 이끄는 연구팀에 의해 시카고 대학교 스타그 필드에서 최초로 성공적으로 자가 유지 핵 연쇄 반응을 일으킨 실험용 원자로이다. 페르미는 흑연을 감속재로, 우라늄을 핵연료로 사용했으며, 제어봉을 이용하여 반응을 조절했다. CP-1은 맨해튼 프로젝트의 일환으로 개발되었으며, 이후 플루토늄 생산로 개발과 핵무기 개발에 기여했다. CP-1의 성공은 핵 에너지의 평화적 이용 가능성을 열었으며, 한국의 원자력 발전에도 간접적인 영향을 미쳤다. CP-1은 미국 국립 역사 랜드마크로 지정되었으며, 현재는 기념 조형물과 기념비로 그 의미를 기리고 있다.
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| 시카고 파일 1 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 위치 | 시카고, 일리노이주, 미국 |
| 종류 | 연구용 원자로 |
| 설계 및 건설 | 야금학 연구소 |
| 운전 기간 | 1942년 ~ 1943년 |
| 상태 | 해체됨 |
| 연료 | 천연 우라늄 |
| 연료 상태 | 고체 (펠릿) |
| 중성자 스펙트럼 | 열 |
| 제어 | 제어봉 |
| 냉각재 | 없음 |
| 감속재 | 흑연 (벽돌) |
| 스펙트럼 설명 | 느림 |
| 용도 | 실험용 |
| 비고 | 세계 최초의 인공 원자로 |
| 임계 도달 | 1942년 12월 2일 |
| 운영 기관 | 시카고 대학교 / 맨해튼 계획 |
| 국가사적지 정보 | |
| 명칭 | 최초의 자립 핵반응 장소 |
| 국가사적지 유형 | 국가 역사 랜드마크 |
| 시카고 랜드마크 지정일 | 1971년 10월 27일 |
| 국가사적지 등재일 | 1965년 2월 18일 |
| 건설 연도 | 1942년 |
| 추가 | 1966년 10월 15일 (66000314) |
| 상세 정보 | |
2. 기원
화학 연쇄 반응의 아이디어는 1913년 독일의 화학자 막스 보덴슈타인이 처음 제시했다. 그는 두 분자가 반응하여 최종 반응 생성물뿐만 아니라, 불안정한 분자를 생성하여 더 많은 반응을 일으킬 수 있는 상황을 설명했다.[1]
이후, 하위 섹션인 "== 초기 연구 및 실험 =="에서 핵 연쇄 반응과 관련된 초기 연구 내용들이 이어진다.
1939년에 독일의 오토 한과 프리츠 슈트라스만에 의해 핵분열 반응이 발견되자, 이후에는 연쇄 반응과 그 제어에 연구의 중점이 옮겨졌다. 그 중에서도 컬럼비아 대학교의 망명 이탈리아인 엔리코 페르미의 연구는 뛰어났으며, 연쇄 반응의 착안자인 망명 헝가리인 레오 실라르드의 협력도 얻어 1941년에는 기본적인 이론이 완성되었다. 이 연구는 1942년에 발족한 맨해튼 계획에 포함되어 연구의 장소를 시카고 대학교로 옮겨 본격적인 연구가 시작되었다.
1942년 5월에 원자로 설계가 시작되어 같은 해 11월에는 시카고 대학교의 풋볼 경기장 스태그 필드(Stagg Field)의 관람석 아래에 있던 스쿼시 코트에 극비리에 건설이 시작되었다. 1942년 12월 2일 8시 30분부터 실험이 시작되어, 같은 날 15시 25분 (시카고 시간) 과학자 중 한 명인 조지 웨일의 조작에 의해 제어봉이 인출되어 원자로는 임계에 도달했다. 이 모습을 지켜보던 과학자 버나드 펠드는 "제어봉을 뽑자 룰룰룰룰룰룰루... 소리가 나고 계기의 바늘이 꺾여 버렸다"고 회상하고 있다. 곧바로 워싱턴의 계획 본부의 제임스 B. 코난트(하버드 대학교 총장)에게 암호전이 발신되었다. 내용인즉 "이탈리아인 항해사가 신대륙에 도착했다. 현지인은 우호적이었다 (The Italian navigator has landed in the new world. The natives were very friendly.)".
맨 앞줄 왼쪽이 페르미, 앞줄 오른쪽에서 두 번째가 실라르드
2. 1. 초기 연구 및 실험
레오 실라르드는 1933년 9월 12일에 핵 연쇄 반응 개념을 처음으로 제시했다.[2] 그는 중성자가 핵반응을 일으키고, 이 반응이 또 다른 핵반응을 유발하여 연쇄 반응이 일어날 수 있다고 생각했다. 실라르드는 다량의 중성자를 생성하는 가벼운 동위원소 혼합물을 사용하고, 우라늄을 연료로 사용할 가능성도 고려했다.[2] 그는 다음 해에 단순한 핵 반응로에 대한 특허를 출원했다.[3]1938년 독일의 오토 한과 프리츠 슈트라스만이 핵분열을 발견하고,[4] 리제 마이트너와 오토 프리쉬가 이를 이론적으로 설명하면서,[5] 우라늄을 이용한 핵 연쇄 반응의 가능성이 열렸지만, 초기 실험은 성공하지 못했다.[6]
연쇄 반응을 위해서는 핵분열하는 우라늄 원자가 중성자를 방출해야 했다. 컬럼비아 대학교의 엔리코 페르미는 존 더닝, 허버트 L. 앤더슨 등과 함께 1939년 1월 25일 미국 최초의 핵분열 실험을 수행했다.[7] 이후 연구에서 빠른 중성자가 핵분열로 생성됨을 확인했다.[8][9] 실라르드는 월터 진과 함께 컬럼비아 대학 퍼핀 홀에서 실험을 통해 천연 우라늄에서 중성자 증식을 발견, 연쇄 반응 가능성을 증명했다.
페르미와 실라르드는 원자 폭탄에 막대한 양의 우라늄이 필요하다고 보고, 제어된 연쇄 반응에 집중했다. 페르미는 알프레드 O. C. 니어에게 우라늄 동위원소 분리를 요청했고, 1940년 2월 29일 니어는 최초의 우라늄-235 샘플을 분리, 더닝에게 보내 핵분열성 물질임을 확인했다.[10] 페르미는 중성자 감속재가 중성자 속도를 늦춰 핵분열 가능성을 높인다는 것을 발견했다. 실라르드는 흑연 형태의 탄소를 감속재로 제안했다. 중수도 고려했지만, 생산이 어렵고 비쌌다. 페르미는 핵분열 시 평균 1.73개의 중성자가 생성된다고 추정했지만, 신중한 설계가 필요했다.[11] (오늘날 핵분열하는 우라늄-235 핵당 평균 약 2.4개의 중성자가 방출되는 것으로 알려져 있다).[18]
실라르드는 약 약 45359.25kg의 흑연과 약 4535.92kg의 우라늄이 필요할 것이라고 추정했다. 1940년 12월, 페르미와 실라르드는 내셔널 카본 회사의 허버트 G. 맥퍼슨과 빅터 C. 해미스터를 만나 흑연 순도와 생산에 대해 논의했다.[12] 맥퍼슨과 해미스터는 고순도 흑연 생산 기술 개발 가능성을 제시했다.[13] 이후 맥퍼슨, 해미스터, 로클린 M. 커리는 저붕소 함량 흑연의 대규모 생산을 위한 열적 정제 기술을 개발했다.[12][14] 그 결과물인 AGOT 흑연("에치슨 흑연 일반 온도")은 중성자 단면적이 4.97 밀리바른인 최초의 진정한 핵 흑연으로 간주된다.[15] 1942년 11월까지 내셔널 카본은 약 231332.17kg의 AGOT 흑연을 시카고 대학교에 출하했으며, 이는 시카고 파일 1 건설에 사용될 흑연의 주요 원천이 되었다.
3. 미국 정부의 지원
레오 실라르드는 독일 핵무기 개발 계획을 경고하고 핵무기 개발 프로그램 개발을 권장하는 기밀 서한을 프랭클린 D. 루스벨트 미국 대통령에게 보냈다. 그는 유진 위그너, 에드워드 텔러의 도움을 받아 1939년 8월에 알베르트 아인슈타인을 찾아가 편지에 서명하게 했다.[16] 아인슈타인-실라르드 서한은 미국 정부의 핵분열 연구를 시작하게 했다.[17]
1939년 10월 21일, 라이먼 J. 브리그스 국립 표준국장이 주도한 우라늄 자문 위원회 첫 회의에 레오 실라르드, 에드워드 텔러, 유진 위그너가 참석했다. 이들은 육군과 해군을 설득하여 실라르드의 실험을 위해 6000USD를 제공받았다.
1941년 4월, 국방 연구 위원회(NDRC)는 시카고 대학교의 아더 콤프턴 교수가 이끄는 특별 프로젝트를 만들어 우라늄 프로그램을 보고하게 했다. 1941년 5월에 제출된 콤프턴의 보고서는 방사성 무기, 선박용 핵 추진력, 우라늄-235 또는 플루토늄을 사용하는 핵무기 개발의 전망을 제시했다. 10월, 그는 원자 폭탄의 실용성에 대한 또 다른 보고서를 작성했다. 이 보고서를 위해 그는 엔리코 페르미와 함께 우라늄-235의 임계 질량 계산을 수행했고, 해럴드 유레이와 우라늄 농축의 전망에 대해 논의했다.
닐스 보어와 존 아치볼드 휠러는 홀수 원자 질량수를 가진 무거운 동위원소가 핵분열성이라는 이론을 세웠다. 만약 그렇다면, 플루토늄-239는 핵분열성일 가능성이 높았다. 1941년 5월, 에밀리오 세그레와 글렌 시보그는 캘리포니아 대학교 버클리에서 플루토늄-239를 생산했고, 그것이 우라늄-235보다 큰 열 중성자 포획 단면적을 가지고 있음을 발견했다. 콤프턴은 유진 위그너와 플루토늄을 원자로에서 어떻게 생산할 수 있는지, 그리고 로버트 서버와 그 플루토늄을 우라늄으로부터 어떻게 분리할 수 있는지 논의했다. 11월에 제출된 그의 보고서에는 폭탄이 실현 가능하다는 내용이 담겨 있었다.
1941년 11월 콤프턴의 보고서 최종 초안에는 플루토늄에 대한 언급이 없었지만, 어니스트 로렌스와 최신 연구를 논의한 후, 콤프턴은 플루토늄 폭탄도 실현 가능하다고 확신하게 되었다. 12월, 콤프턴은 플루토늄 프로젝트를 책임지게 되었다. 이 프로젝트의 목표는 우라늄을 플루토늄으로 변환하는 원자로를 생산하고, 플루토늄을 우라늄에서 화학적으로 분리하는 방법을 찾고, 원자 폭탄을 설계하고 건설하는 것이었다.
4. 개발 과정
핵 반응로에서 임계는 중성자 생성률과 손실률이 균형을 이룰 때 달성된다. 우라늄-235 원자가 핵분열을 겪으면 평균 2.4개의 중성자가 방출된다.[18] 페르미는 자신의 장치를 "파일"이라고 불렀는데, 이는 볼타가 자신의 전기 에너지원 발명품을 "pila"라고 부른 것과 유사하다고 생각되었으나, 페르미는 단순히 "쌓아 올린 더미(pile)"라는 일반적인 영어 단어를 사용한 것이라고 밝혔다.[18]
1941년 8월, 페르미는 더 작은 아임계 조립체를 구축하여 더 큰 구조물의 작동 가능성을 시험할 계획을 세웠다. 이 지수형 파일은 약 2.44m 길이, 약 2.44m 너비, 약 3.35m 높이였다.[18] 컬럼비아 대학교의 셔머혼 홀에 설치된 첫 번째 파일은 4by 흑연 블록과 산화 우라늄을 담은 8by 크기의 양철 캔으로 제작되었다. 총 288개의 캔이 흑연 블록으로 둘러싸인 입방 격자 구조를 형성했고, 라듐-베릴륨 중성자원이 하단 근처에 배치되었다. 산화 우라늄은 수분을 제거하기 위해 가열 후 캔에 포장되었고, 컬럼비아 대학교 미식축구 팀 선수들이 무거운 캔을 옮기는 데 동원되었다. 그러나 최종 결과는 k=0.87로 임계에 미치지 못했다.[18]
컬럼비아 대학교, 프린스턴 대학교, 시카고 대학교, 캘리포니아 대학교에 분산된 팀의 중복과 협력 부족 문제를 해결하기 위해, 컴턴은 1942년 1월 시카고 대학교로 연구를 집중하기로 결정했다. 시카고 대학교는 중앙에 위치하고 중서부의 과학자, 기술자, 시설을 활용하기 용이했기 때문이다.[18]
시카고로 이전하기 전, 페르미 팀은 컬럼비아 대학교에서 마지막으로 작동하는 파일 구축을 시도했다. 중성자를 흡수하는 캔 대신, 약 248.9°C로 가열 건조된 산화 우라늄을 흑연에 뚫린 약 7.62cm 길이와 약 7.62cm 직경의 원통형 구멍에 압착했다. 전체 파일을 판금으로 둘러싸고 가열하여 수분을 제거한 결과, k=0.918로 향상되었다.[18]
시카고 파일 1(CP-1)은 이산화 탄소로 내부 공기를 교체하기 위해 굿이어 타이어 앤 러버 컴퍼니(Goodyear Tire and Rubber Company)에서 제작한 약 7.62m 정육면체 모양의 짙은 회색 풍선 안에 설치될 예정이었다. 1942년 11월 16일부터 흑연 블록 쌓기가 시작되었으며, 우라늄이 없는 층과 우라늄이 포함된 두 개의 층이 교대로 배치되었다. 극히 낮은 출력으로 작동할 예정이었기 때문에 방사선 차폐나 냉각 시스템은 없었다.[18]
작업은 12시간 교대 근무로 진행되었으며, 고등학교 중퇴생 30명이 인력으로 고용되었다. 그들은 19,000개의 우라늄 금속 조각과 산화 우라늄을 넣는 45,000개의 흑연 블록을 가공했다.[18] 흑연 먼지가 공기를 채우고 바닥을 미끄럽게 만들었다.[18] 볼니 C. 윌슨이 이끄는 그룹은 계측을 담당했으며, 카드뮴 시트를 사용한 제어봉과 스크램 라인을 제작했다.[18]
각 교대 근무당 약 두 개의 층이 놓였다. 우즈의 삼불화 붕소 중성자 계수기가 15번째 층에 삽입되었고, 이후 각 교대 근무가 끝날 때마다 판독이 이루어졌다. 페르미는 더미의 반경 제곱을 방사능 강도로 나누어 임계점에 가까워짐을 나타내는 지표를 계산했다. 초반 설계는 구형이었으나, 작업이 진행되면서 더 순수한 흑연과 아이오와 주립 대학교 에임스 프로젝트(Ames Project)에서 생산된 약 5443.11kg의 매우 순수한 금속 우라늄이 도착하면서[18], 이산화 탄소 풍선은 필요 없게 되었고 20개의 층을 생략할 수 있었다. 페르미의 새로운 계산에 따르면 56번째와 57번째 층 사이에서 임계에 도달할 것이었다.
앤더슨은 57번째 층을 배치한 후 작업을 중단시켰다. 완성된 더미는 높이 약 6.10m, 양쪽 끝 너비 약 1.83m, 중간 너비 약 7.62m의 타원형 구조였다.[18] 여기에는 약 5443.11kg의 우라늄 금속, 약 45359.25kg의 산화 우라늄, 약 362874.00kg의 흑연이 포함되었으며, 예상 비용은 270만 달러였다.[18]
CP-1은 그 이름처럼 흑연 블록을 쌓아 올린(pile) 소형 원자로로, 형식으로는 흑연 감속 공기 냉각로였다.
사용된 흑연 블록은 350톤, 핵연료로 35톤의 우라늄을 사용했으며, 세 개의 카드뮴(Cd) 제어봉을 가지고 있었다. 이 중 하나는 긴급 정지용으로, 위에서 로프로 매달려 있었고, 이상이 발생하면 로프를 도끼로 끊어 노심으로 떨어뜨리는 구조였다. 연구용 원자로이므로 발전 시스템은 갖추고 있지 않았다.
5. 부지 선정
아서 콤프턴은 시카고 대학교의 스타그 필드 스탠드 아래 공간이 적합하다고 판단했다.[21] 이 경기장은 1939년 시카고 대학교가 미식축구 프로그램을 포기하면서 사용되지 않고 있었다. 원래 이 장소는 스쿼시 코트로 사용될 예정이었지만, 서부 스탠드는 당시 제2차 세계 대전에 참전한 미국을 지원하기 위한 군사 프로젝트인 금속공학 연구소에서 징발했다.[21]
1942년 6월, 미국 육군 공병대가 핵무기 프로그램을 인수하면서 맨해튼 계획이 시작되었고,[16] 레슬리 그로브스 준장이 1942년 9월 23일 책임자가 되었다.[17]
1942년 9월부터 11월까지 허버트 앤더슨과 노먼 힐베리 팀은 스타그 필드 스탠드 아래에 16개의 실험용 파일(pile)을 건설했다.[21] 엔리코 페르미는 구형의 새로운 파일 설계를 제안했으며, 예상되는 k 값(중성자 증배율)은 약 1.04였다.[21]
5. 1. 건설 과정
시카고 파일 1(CP-1)은 굿이어 타이어 앤 러버 컴퍼니(Goodyear Tire and Rubber Company)에서 제작한 짙은 회색의 약 7.62m 정육면체 모양 풍선 안에 넣어져 건설되었다. 도르래를 사용하여 풍선을 제자리에 올렸으며, 상단은 천장에, 3면은 벽에 고정되었다. 나머지 면은 페르미가 작업을 지휘한 발코니를 향하고 있었다.[21]
1942년 11월 16일 아침부터 흑연 블록 쌓기가 시작되었다. 첫 번째 층은 우라늄 없이 흑연 블록으로만 구성되었다. 우라늄이 없는 층은 우라늄이 포함된 두 개의 층과 교대로 배치되어 우라늄이 흑연 안에 갇히게 되었다. 이후의 원자로와 달리, CP-1은 극히 낮은 출력으로만 작동할 예정이었으므로 방사선 차폐나 냉각 시스템이 없었다.[21]
작업은 12시간 교대 근무로 진행되었으며, 즈인이 주간 근무를, 앤더슨이 야간 근무를 맡았다. 그들은 군대에 징집되기 전에 약간의 돈을 벌고 싶어하는 고등학교 중퇴생 30명을 인력으로 고용했다. 노동자들은 19,000개의 우라늄 금속 조각과 산화 우라늄을 넣는 45,000개의 흑연 블록을 가공했다.[21] 흑연은 제조사로부터 4.25by 크기의 다양한 길이의 막대 형태로 도착했다. 그것들은 각각 약 41.91cm 길이로 잘라졌으며, 각 무게는 약 8.62kg이었다. 선반을 사용하여 제어봉과 우라늄을 위한 블록에 약 8.26cm 구멍을 뚫었다. 유압 프레스를 사용하여 산화 우라늄을 둥근 원통형의 "유사 구체"로 성형했다. 드릴 비트는 60개의 구멍마다 날카롭게 해야 했으며, 이는 약 1시간에 한 번꼴이었다.[21] 흑연 먼지가 곧 공기를 채우고 바닥을 미끄럽게 만들었다.[21]
볼니 C. 윌슨이 이끄는 또 다른 그룹은 계측을 담당했다. 그들은 또한 강력한 중성자 흡수제인 카드뮴 시트를 평평한 나무 조각에 못 박은 제어봉과, 잘렸을 때 제어봉을 더미에 떨어뜨려 반응을 멈추는 마닐라 로프인 스크램 라인을 제작했다.[22]
교대 근무당 약 두 개의 층이 놓였다.[21] 우즈의 삼불화 붕소 중성자 계수기가 15번째 층에 삽입되었다. 그 후, 각 교대 근무가 끝날 때마다 판독이 이루어졌다.[21] 페르미는 더미의 반경 제곱을 방사능 강도로 나누어 더미가 임계점에 가까워짐에 따라 1까지 카운트다운하는 지표를 얻었다. 15번째 층에서는 390, 19번째 층에서는 320, 25번째 층에서는 270, 36번째 층에서는 149였다. 원래 설계는 구형 더미였지만, 작업이 진행됨에 따라 이것이 필요하지 않다는 것이 분명해졌다. 새로운 흑연은 더 순수해졌고, 약 5443.11kg의 매우 순수한 금속 우라늄이 아이오와 주립 대학교의 에임스 프로젝트(Ames Project)에서 도착하기 시작했는데,[21] 그곳에서 할리 빌헬름(Harley Wilhelm)과 그의 팀이 우라늄 금속을 생산하기 위한 에임스 공정(Ames process)을 개발했다. 웨스팅하우스 램프 플랜트(Westinghouse Lamp Plant)는 약 2721.55kg를 공급했으며, 이는 임시 공정으로 급하게 생산했다.[23][24]
"스페딩의 알"이라고 알려진 약 5.71cm 금속 우라늄 원통은 산화 우라늄 유사 구체 대신 흑연의 구멍에 떨어뜨렸다. 이산화 탄소로 풍선을 채우는 과정은 필요하지 않게 되었고, 20개의 층을 생략할 수 있게 되었다. 페르미의 새로운 계산에 따르면 카운트다운은 56번째와 57번째 층 사이에서 1에 도달할 것이었다. 따라서 결과적인 더미는 상단이 하단보다 더 평평했다.[21] 앤더슨은 57번째 층을 배치한 후 중단을 외쳤다.[21] 완성되었을 때, 나무 프레임은 타원형 구조를 지지했으며, 높이 약 6.10m, 양쪽 끝 너비 약 1.83m, 중간 너비 약 7.62m였다.[25] 여기에는 약 5443.11kg의 우라늄 금속, 약 45359.25kg의 산화 우라늄, 약 362874.00kg의 흑연이 포함되었으며, 예상 비용은 270만달러였다.[25]
6. 최초의 핵 연쇄 반응
1942년 12월 2일, 시카고 파일 1호(CP-1)에서 최초의 자가 유지 핵 연쇄 반응 실험이 진행되었다. 엔리코 페르미(Enrico Fermi), 아서 H. 콤프턴(Arthur H. Compton), 허버트 L. 앤더슨(Herbert L. Anderson), 월터 진(Walter Zinn) 등은 발코니의 제어 장치 주변에 모였다.[27] 이 실험에는 해럴드 아그뉴(Harold Agnew), 레오 스질라드(Leo Szilard), 유진 위그너(Eugene Wigner) 등 49명의 과학자가 참석했다.[26]
사무엘 앨리슨(Samuel Allison)은 비상 상황에 대비해 농축 질산 카드뮴 용액을 준비했고, 노먼 힐베리(Norman Hilberry)는 스크램 라인을 자를 도끼를 준비했다.[27] 레오나 우즈(Leona Woods)가 중성자 카운트를 외치는 동안, 조지 웨일(George Weil)이 제어봉을 조작했다.[27] 10시 37분, 페르미는 웨일에게 마지막 제어 막대에서 약 3.96m를 제외한 모든 막대를 제거하라고 지시했고, 웨일은 한 번에 약 15.24cm씩 제거하며 측정을 진행했다.[27]
자동 제어 막대 문제로 실험이 중단되었다가, 14시에 다시 시작되었다.[27] 15시 25분, 페르미는 CP-1이 임계 상태(자가 유지 반응)에 도달했음을 발표했다. CP-1은 약 0.5와트에서 약 4.5분 동안 가동되었다.[27] 이후 유진 위그너(Eugene Wigner)가 가져온 키안티 와인을 종이컵에 따라 마시며 성공을 축하했다.[27]
콤프턴은 제임스 코넌트(James B. Conant)에게 전화로 성공을 알렸다. 암호화된 대화 내용은 다음과 같다.[29]
7. 이후 운영 및 폐쇄
1942년 12월 12일, CP-1의 출력이 200W로 증가하여 전구를 켤 수 있게 되었다. 그러나 주변 사람들에게 방사선 위험이 있어, 추가 테스트는 0.5W에서 계속되었다.[30][31] 1943년 2월 28일, 작동이 종료되었고,[30][31] CP-1은 해체되어 사이트 A(레드 게이트 우즈)로 옮겨졌다.
그곳에서 원래 재료를 사용하여 시카고 파일-2(CP-2)가 건설되었다. CP-2는 약 약 7.62m 높이에 밑면이 약 약 9.14m 정사각형인 큐브 형태였으며, 약 1.52m 두께의 콘크리트 벽으로 둘러싸여 방사선 차폐 역할을 했다. CP-2는 약 47173.62kg의 우라늄과 약 428191.32kg의 흑연을 포함했으며, 냉각 시스템 없이 몇 킬로와트에서만 작동했다. CP-2는 1943년 3월에 작동을 시작했다.[32]
전쟁 중, CP-2는 24시간 가동되며 무기 관련 연구에 사용되었다. 1944년 5월에는 최초의 중수 원자로인 시카고 파일-3이 CP-2에 합류했다.[32]
CP-2와 CP-3는 10년 동안 작동했고, 1954년 5월 15일에 폐쇄되었다.[20] 남은 연료는 듀페이지 카운티에 있는 아르곤 국립 연구소의 새 부지에 있는 시카고 파일-5로 이전되었고, CP-1/CP-2의 일부 흑연 블록은 과도 반응로 시험 시설(TREAT) 원자로의 반사체에 재사용되었다. 고준위 핵 폐기물은 오크리지로 운송되었고, 나머지는 콘크리트로 덮여 사이트 A/구획 M 폐기장에 매립되었다.[20]
1970년대에 이 지역의 방사능 수치에 대한 대중의 우려가 커졌다. 1980년대 조사 결과, 구획 M의 토양에서 스트론튬-90, 인근 우물에서 미량의 트리튬, 그리고 이 지역에서 플루토늄, 테크네튬, 세슘 및 우라늄이 발견되었다. 1994년, 미국 에너지부와 아르곤 국립 연구소는 부지 복구에 2,470만 달러와 340만 달러를 배정했다. 정화 작업의 일환으로 방사성 폐기물이 제거되어 핸퍼드 부지로 보내졌다. 2002년까지 일리노이주 공중 보건부는 남아 있는 물질이 공중 보건에 위험을 초래하지 않는다고 결정했다.[20]
1943년 2월 28일, CP-1 실험이 종료되어 원자로는 해체되었고, 시카고 남서부 숲 속에 방사선 방어 설비를 추가하여 다시 조립되어 시카고 파일-2(CP-2)로 명명되었다. CP-2는 같은 해 3월 20일에 임계점에 도달했다.
8. 의의 및 기념
CP-1의 성공은 핵반응로의 실현 가능성을 증명했을 뿐만 아니라, k 인자가 예상보다 크다는 것을 보여주었다. 이를 통해 공기나 물을 냉각제로 사용하는 것에 대한 반대가 없어졌다. 맨해튼 계획은 중수 생산 시설 개발을 계속했고, X-10 흑연 원자로와 핸퍼드 부지의 수냉식 생산 원자로가 건설되었다. 1945년 7월, 원자 폭탄을 만들기에 충분한 플루토늄이 생산되었다.
1965년 2월 18일, 시카고 파일 1호는 미국 국립 역사 랜드마크로 지정되었다.[45] 시카고 파일 1호가 있었던 시카고 대학교에는 헨리 무어의 기념비가 세워져 있다. 현재, 시카고 과학 산업 박물관 및 로스앨러모스의 Bradbury Science Museum|브래드버리 과학 박물관영어에 CP-1에서 사용된 흑연 블록 일부가 전시되어 있다.[46]
9. 트리비아
원자로 긴급 정지 시스템 SCRAM의 어원은 Safety Control Rod Axe Man의 약자라는 설이 있지만, 일화라는 설도 있다.[1] 자세한 내용은 원자로 스크럼 문서를 참조.
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