Herbert G. MacPherson - Herbert G. MacPherson
Herbert G. MacPherson (2. November 1911 - 6. Januar 1993) war ein amerikanischer Nuklearingenieur und stellvertretender Direktor des Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Er trug zum Design und zur Entwicklung von Kernreaktoren bei und war nach Meinung von Alvin Weinberg "der führende Graphitexperte des Landes" ...
Werdegang
Nach Erhalt seiner Promotion MacPherson studierte Physik an der University of California in Berkeley im Jahr 1936 und arbeitete beim National Weather Service in Washington DC. Im folgenden Jahr wurde er von der National Carbon Division der Union Carbide and Carbon Corporation in Cleveland, Ohio, eingestellt, wo er die Spektren von Kohlenstoffbögen untersuchte, die in der Filmindustrie häufig verwendet wurden. 1956 zog er nach Oak Ridge, TN, um Wissenschaftler am Oak Ridge National Laboratory zu werden. MacPherson wurde 1965 stellvertretender Direktor des Oak Ridge National Laboratory, eine Position, die er bis 1970 innehatte. Von 1970 bis 1976 war er Professor für Nukleartechnik an der University of Tennessee. 1973 war er amtierender Direktor des Instituts für Energieanalyse, einer von Alvin Weinberg gegründeten Organisation zur Erforschung des Managements und zukünftiger Energiequellen. 1978 wurde er in die National Academy of Engineering gewählt .
Nukleargraphit und das Manhattan-Projekt
Die Möglichkeit einer Kettenreaktion in Uran wurde 1939 nach den Kernspaltungsexperimenten von Otto Hahn und Fritz Strassman und der Interpretation dieser Ergebnisse durch Lise Meitner und Otto Frisch deutlich . Die aufregenden Möglichkeiten, die sich daraus ergaben, verbreiteten sich schnell in der gesamten Welt der Physik. Damit der Spaltprozess kettenreagieren kann, müssen die durch die Uranspaltung erzeugten Neutronen durch Wechselwirkung mit einem Neutronenmoderator (einem Element mit niedrigem Atomgewicht, das bei einem Neutronenschlag "abprallt") verlangsamt werden, bevor sie es tun von anderen Uranatomen eingefangen werden. Es war 1939 bekannt, dass die beiden vielversprechendsten Moderatoren schweres Wasser und Graphit (eine teilkristalline Form von reinem Kohlenstoff) waren.
Im Februar 1940 kaufte Leo Szilard mit Mitteln, die teilweise aufgrund des Briefes von Einstein-Szilard an Präsident Roosevelt bereitgestellt wurden , 4 Tonnen Graphit von National Carbon zur Verwendung in Enrico Fermis Versuchsreaktor, dem sogenannten Exponentialstapel. Fermi schreibt, dass "die Ergebnisse dieses Experiments etwas entmutigend waren", vermutlich aufgrund der Absorption von Neutronen durch eine unbekannte Verunreinigung. Im Dezember 1940 trafen sich Fermi und Szilard mit HG MacPherson und VC Hamister bei National Carbon, um das mögliche Vorhandensein von Verunreinigungen in Graphit zu erörtern, ohne die Gründe für ihren Besuch genau zu beschreiben. Nachdem MacPherson zuvor (September 1939) den Artikel von RB Roberts und JBH Kuper gelesen hatte (in dem die Notwendigkeit eines Moderators bei einer Kettenreaktion beschrieben wurde), konnte er den Zweck des Besuchs ableiten. Aufgrund seiner Erfahrung mit den Spektren von Kohlenstoffbögen stellte er fest, dass selbst hochwertiger Graphit winzige Mengen an Borverunreinigungen enthält , die ihn möglicherweise als Neutronenmoderator in einem Uranreaktor unbrauchbar machen könnten, was den Verdacht auf Szilard bestätigt.
Als Ergebnis dieses Treffens entwickelte MacPherson (zusammen mit LM Currie und VC Hamister) in den nächsten zwei Jahren thermische Reinigungstechniken zur Herstellung von Graphit mit niedrigem Borgehalt, aus denen das Produkt "AGOT Graphite" von National Carbon hervorging. Laut WP Eatherly war es "der erste echte Graphit in Nuklearqualität". Bis November 1942 hatte National Carbon 250 Tonnen AGOT-Graphit an die Universität von Chicago geliefert, wo es für den Bau von Fermis Chicago Pile-1 verwendet wurde , dem ersten Kernreaktor, der eine anhaltende Kettenreaktion erzeugte. AGOT-Graphit wurde auch verwendet, um den X-10-Graphitreaktor in Oak Ridge, TN, und die Reaktoren am Standort Hanford in Washington zu bauen, die während und nach dem Zweiten Weltkrieg Plutonium produzierten. Dieses Verfahren und seine späteren Verfeinerungen wurden zu Standardtechniken bei der Herstellung von Kerngraphit.
Diese entscheidenden Informationen über Borverunreinigungen waren den deutschen Wissenschaftlern nicht bekannt, die während des Zweiten Weltkriegs versuchten, eine Kettenreaktion in Uran auszulösen. Der Querschnitt für die Neutronenabsorption in Graphit wurde in Deutschland von Walter Bothe , P. Jensen und Werner Heisenberg untersucht , die ihn als zu hoch empfanden, wodurch Graphit als möglicher Moderator eliminiert wurde. Folglich bestand der deutsche Versuch, eine Kettenreaktion auszulösen, darin, schweres Wasser zu verwenden , eine teure und knappe Alternative. Noch 1947 verstand Heisenberg, dass das einzige Problem mit Graphit die Borverunreinigungen waren.
Salzschmelze-Reaktor
1956 wurde MacPherson vom ORNL-Direktor Alvin Weinberg mit der Leitung des Salzschmelze-Reaktorexperiments beauftragt , einem revolutionären sicheren, effizienten und relativ kostengünstigen Reaktordesign, das heute als Thorium-Brennstoffkreislauf bezeichnet wird . Innerhalb von zwei Jahren waren die chemischen Tests von geschmolzenen Materialien, Kostenstudien, das Gesamtdesign und die Berechnungen abgeschlossen und wurden im vierteljährlichen Fortschrittsbericht von MacPherson zum MSRE beschrieben. Berechnungen wurden auf dem geführt ORACLE (Computer) , ein Klon von von Neumann ‚s IAS Maschine , die bei ORNL unter der Leitung von gebaut worden war Alston Scott Householder . Das MSRE wurde 1959 von der Atomenergiekommission finanziert und 1965 fertiggestellt. Es lief ununterbrochen, bis es 1969 geschlossen wurde, aber es hatte bewiesen, dass das Design realisierbar ist. Weinberg bezeichnet dieses Projekt als "vielleicht das genialste und gewagteste" technisches Experiment, das jemals bei ORNL durchgeführt wurde ". (1972 lehnte die US-Regierung die Finanzierung des geplanten Folgereaktors für geschmolzenes Salz bei ORNL ab, entließ Alvin Weinberg und richtete ihre Unterstützung auf die Planung und den Bau von Flüssigmetall-Schnellbrüterreaktoren wie dem Clinch River Breeder Reactor .)
Gleichzeitig mit der Veröffentlichung des ersten Lehrbuchs über Kernreaktoren hat MacPherson (zusammen mit James Lane und Frank Maslan) 1958 ihre technische Abhandlung über Reaktoren für flüssige Brennstoffe herausgegeben und veröffentlicht
Maya-Archäologie
Nach seiner Pensionierung entwickelte MacPherson ein Interesse an der Kultur und den Schriften der Maya, insbesondere an denen, die sich auf den Dresdner Kodex beziehen . Dieses alte Maya-Manuskript enthält eine Tabelle, die allgemein als "Eclipse Warning Table" bezeichnet wird und deren Intervalle ungefähr den Intervallen zwischen Sonnenfinsternissen entsprechen, die weltweit auftreten. Hunderte von Artikeln wurden geschrieben, um diese Tabelle zu verstehen (siehe). MacPherson untersuchte das verblüffende Problem, wie es einer alten Zivilisation gelungen sein könnte, eine solche Tabelle zu erstellen, wenn sie nicht über die astronomischen Modelle verfügte, die zur Vorhersage von Sonnenfinsternissen weltweit erforderlich wären, und wenn nur mehrere Sonnenfinsternisse für die Maya im gesamten Ganzen sichtbar gewesen wären Zeit ihrer Zivilisation. In dem, was einige Experten als "die interessanteste der jüngsten Studien zur Eclipse-Tabelle" betrachten, beschrieb MacPherson ein einfaches Verfahren, mit dem eine solche Tabelle möglicherweise von Maya-Astronomen bei der Bestimmung der "Mondzeit" zusammengestellt wurde.