Герберт Г. Макферсон - Herbert G. MacPherson
Герберт Г. Макферсон (2 ноября 1911 - 6 января 1993) был американским инженером-ядерщиком и заместителем директора Окриджской национальной лаборатории (ORNL). Он участвовал в проектировании и разработке ядерных реакторов и, по мнению Элвина Вайнберга, был «ведущим специалистом страны по графиту» ...
Карьера
После получения докторской степени В 1936 году Макферсон получил степень бакалавра физики в Калифорнийском университете в Беркли. Он перешел на работу в Национальную метеорологическую службу в Вашингтоне. В следующем году он был нанят Национальным углеродным подразделением Union Carbide and Carbon Corporation в Кливленде, штат Огайо, где он исследовал спектры углеродных дуг, которые часто использовались в киноиндустрии. В 1956 году он переехал в Ок-Ридж, штат Теннесси, чтобы стать научным сотрудником Национальной лаборатории Ок-Ридж. Макферсон стал заместителем директора Окриджской национальной лаборатории в 1965 году и занимал эту должность до 1970 года. С 1970 по 1976 год он занимал должность профессора ядерной инженерии в Университете Теннесси. В 1973 году он работал исполняющим обязанности директора Института энергетического анализа, организации, основанной Элвином Вайнбергом для изучения менеджмента и будущих источников энергии. В 1978 году он был избран членом Национальной инженерной академии .
Ядерный графит и Манхэттенский проект
Возможность создания цепной реакции в уране стала очевидной в 1939 году после экспериментов Отто Хана и Фрица Штрассмана по делению ядер и интерпретации этих результатов Лизой Мейтнер и Отто Фриш . Захватывающие возможности, которые это открыло, быстро распространились по мировому физическому сообществу. Чтобы в процессе деления происходила цепная реакция, нейтроны, образованные при делении урана, должны быть замедлены путем взаимодействия с замедлителем нейтронов (элементом с низким атомным весом, который «отскакивает» при ударе нейтроном), прежде чем они начнут действовать. быть захваченными другими атомами урана. В 1939 году было хорошо известно, что двумя наиболее многообещающими замедлителями были тяжелая вода и графит (полукристаллическая форма чистого углерода).
В феврале 1940 года, используя средства, которые были частично выделены в результате письма Эйнштейна-Сциларда президенту Рузвельту, Лео Сцилард приобрел 4 тонны графита у National Carbon для использования в экспериментальном реакторе Энрико Ферми , так называемом экспоненциальном реакторе. Ферми пишет, что «результаты этого эксперимента были [sic] несколько обескураживающими», предположительно из-за поглощения нейтронов какой-то неизвестной примесью. Итак, в декабре 1940 года Ферми и Сциллард встретились с Х.Г. Макферсоном и В.К. Хамистером в National Carbon, чтобы обсудить возможное наличие примесей в графите, не описывая конкретно причины своего визита. Прочитав ранее (сентябрь 1939 г.) статью Р. Б. Робертса и Дж. Б. Х. Купера (в которой описывалась необходимость модератора в цепной реакции), Макферсон смог определить цель визита. Благодаря своему опыту со спектрами углеродных дуг он понял, что даже высококачественный графит содержит незначительные количества примесей бора, которые могут сделать его потенциально непригодным для использования в качестве замедлителя нейтронов в урановом реакторе, подтверждая подозрения Сцилларда.
В результате этой встречи в течение следующих двух лет компания MacPherson (вместе с LM Currie и VC Hamister) разработала методы термической очистки для производства графита с низким содержанием бора, в результате чего был получен продукт «AGOT Graphite» компании National Carbon. По словам WP Eatherly, это был «первый настоящий графит ядерной чистоты». К ноябрю 1942 года National Carbon отправила 250 тонн графита AGOT в Чикагский университет, где он был использован при строительстве Fermi's Chicago Pile-1 , первого ядерного реактора, способного вызвать устойчивую цепную реакцию. Графит AGOT также использовался для строительства графитового реактора X-10 в Ок-Ридж, штат Теннесси, и реакторов на Хэнфордском участке в Вашингтоне, где производился плутоний во время и после Второй мировой войны. Этот процесс и его более поздние усовершенствования стали стандартными методами производства ядерного графита.
Эта важная информация о примесях бора не была известна немецким ученым, пытавшимся создать цепную реакцию в уране во время Второй мировой войны. Сечение поглощения нейтронов в графите было исследовано в Германии Вальтером Боте , П. Йенсеном и Вернером Гейзенбергом, которые обнаружили, что оно слишком велико, тем самым исключив графит как возможный замедлитель. Следовательно, усилия Германии по созданию цепной реакции включали попытки использовать тяжелую воду , дорогую и дефицитную альтернативу. Написав еще в 1947 году, Гейзенберг все еще не понимал, что единственная проблема с графитом - это примеси бора.
Реактор с расплавленной солью
В 1956 году Макферсон был назначен директором ORNL Элвином Вайнбергом , чтобы возглавить эксперимент с реактором на расплавленных солях , революционно безопасный, эффективный и относительно недорогой реактор, который теперь называется ториевым топливным циклом . В течение двух лет были завершены химические испытания расплавленных материалов, исследования затрат, общий дизайн и расчеты, которые были отражены в ежеквартальном отчете MacPherson о ходе работ по MSRE. Расчеты проводились на ORACLE (компьютер) , клон фон Нейман «s IAS машины , которая была построена на ОРНЛЕ под руководством Алстона Скотт Хаусхолдер . MSRE финансировалась Комиссией по атомной энергии в 1959 году и была завершена в 1965 году. Она работала непрерывно, пока не была закрыта в 1969 году, но доказала жизнеспособность конструкции. Вайнберг называет этот проект «возможно, самым гениальным и смелым. инженерный эксперимент, когда-либо проводившийся в ORNL ». (В 1972 году правительство США отказалось финансировать предлагаемый последующий реактор-размножитель на расплавленной соли в ORNL, уволило Элвина Вайнберга и перенаправило свою поддержку на проектирование и строительство жидкометаллических реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, таких как реактор-размножитель в Клинч-Ривер .)
В 1958 году, одновременно с публикацией первого учебника по ядерным реакторам, Макферсон (вместе с Джеймсом Лейном и Фрэнком Масланом) отредактировал и опубликовал свой технический трактат по реакторам на жидком топливе.
Археология майя
После выхода на пенсию Макферсон проявил интерес к культуре и писаниям майя, особенно к Дрезденскому кодексу . Этот древний манускрипт майя содержит таблицу дат, обычно называемую «Таблицей предупреждений о затмениях», интервалы между которыми приблизительно соответствуют интервалам между солнечными затмениями, происходящими во всем мире. Сотни статей были написаны в попытках понять эту таблицу (см.). Макферсон изучал непонятную проблему того, как древней цивилизации, возможно, удалось создать такую таблицу, когда она не обладала астрономическими моделями, которые потребовались бы для предсказания затмений во всем мире, и когда майя могли бы видеть только несколько солнечных затмений на протяжении всего периода. период их цивилизации. В том, что некоторые эксперты считают «наиболее интересным из недавних исследований таблицы затмений», Макферсон описал простую процедуру, с помощью которой такая таблица могла быть собрана астрономами майя в процессе определения «лунного сезона».