Walter Zinn - Walter Zinn

Walter Zinn
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Walter Zinn
Nascer ( 1906-12-10 )10 de dezembro de 1906
Faleceu 14 de fevereiro de 2000 (14/02/2000)(com 93 anos)
Cidadania Canadense
americana
Alma mater Queen's University (BA 1927, MA 1930)
Columbia University ( Ph.D ) (1934)
Prêmios Prêmio Atoms for Peace (1960)
Prêmio Enrico Fermi (1969)
Medalha Elliott Cresson (1970)
Carreira científica
Campos Física nuclear
Instituições Projeto Manhattan do Laboratório Metalúrgico da Universidade de Chicago
Tese Estudo de dois cristais da estrutura e largura dos limites de absorção de raios-X K  (1934)

Walter Henry Zinn (10 de dezembro de 1906 - 14 de fevereiro de 2000) foi um americano físico nuclear que foi o primeiro diretor do Laboratório Nacional Argonne , de 1946 a 1956. Trabalhou no Projeto Manhattan 's Metallurgical Laboratory durante a II Guerra Mundial , e supervisionou a construção do Chicago Pile-1 , o primeiro reator nuclear do mundo , que ficou crítico em 2 de dezembro de 1942, na Universidade de Chicago . Em Argonne, ele projetou e construiu vários novos reatores, incluindo o Experimental Breeder Reactor I , o primeiro reator nuclear a produzir energia elétrica, que entrou em operação em 20 de dezembro de 1951.

Vida pregressa

Walter Henry Zinn nasceu em Berlin (hoje Kitchener), Ontário , em 10 de dezembro de 1906, filho de John Zinn, que trabalhava em uma fábrica de pneus, e de Maria Anna Stoskopf. Ele tinha um irmão mais velho, Albert, que também se tornou operário.

Zinn entrou na Queen's University , onde obteve o diploma de bacharel em matemática em 1927 e o grau de mestre em artes em 1930. Ele então entrou na Columbia University em 1930, onde estudou física, escrevendo sua tese de doutorado em filosofia sobre "Dois cristais estudo da estrutura e largura dos K ​​limites de absorção de raios-X ". Posteriormente, isso foi publicado na Physical Review .

Para se sustentar, Zinn ensinou na Queen's University de 1927 a 1928 e na Columbia de 1931 a 1932. Ele se tornou um instrutor no City College de Nova York em 1932. Enquanto estava no Queen's, ele conheceu Jennie A. (Jean) Smith, uma colega estudante. Eles se casaram em 1933 e tiveram dois filhos, John Eric e Robert James. Em 1938, Zinn se tornou cidadão naturalizado dos Estados Unidos.

Projeto Manhattan

Em 1939, os Laboratórios de Física Pupin em Columbia, onde Zinn trabalhava, eram o centro de pesquisas intensivas sobre as propriedades do urânio e da fissão nuclear , recentemente descobertas por Lise Meitner , Otto Hahn e Fritz Strassmann . Em Columbia, Zinn, Enrico Fermi , Herbert L. Anderson , John R. Dunning e Leo Szilard investigaram se o urânio-238 era fissurado com nêutrons lentos, como Fermi acreditava, ou apenas o isótopo urânio-235 , como afirmava Niels Bohr . Como o urânio 235 puro não estava disponível, Fermi e Szilard optaram por trabalhar com urânio natural. Eles estavam particularmente interessados ​​em saber se uma reação em cadeia nuclear poderia ser iniciada. Isso exigiria que mais de um nêutron fosse emitido por fissão, em média, a fim de manter a reação em cadeia em andamento. Em março de 1939, eles estabeleceram que cerca de dois estavam sendo emitidos por fissão, em média. O atraso entre a absorção de um nêutron por um átomo e a ocorrência da fissão seria a chave para controlar uma reação em cadeia.

Nesse ponto, Zinn começou a trabalhar para Fermi, construindo redes experimentais de urânio . Para diminuir a velocidade dos nêutrons, é necessário um moderador de nêutrons . A água foi a primeira escolha de Fermi, mas tendia a absorver nêutrons e também a retardá-los. Em julho, Szilard sugeriu o uso de carbono , na forma de grafite . O raio crítico de um reator esférico foi calculado para ser:

Para que uma reação em cadeia nuclear autossustentável ocorresse, eles precisavam de k> 1. Para uma configuração prática de reator, precisava ser pelo menos 3 ou 4 por cento a mais; mas em agosto de 1941, os experimentos iniciais de Zinn indicaram um valor decepcionante de 0,87. Fermi depositou suas esperanças de um resultado melhor em uma configuração aprimorada e urânio e grafite mais puros.

No início de 1942, com os Estados Unidos agora envolvidos na Segunda Guerra Mundial , Arthur Compton concentrou as várias equipes do Projeto Manhattan trabalhando com plutônio no Laboratório Metalúrgico da Universidade de Chicago . Zinn usou atletas para construir configurações experimentais cada vez maiores de Fermi sob as arquibancadas do Stagg Field desativado . Em julho de 1942, Fermi mediu ak = 1,007 em uma rede de óxido de urânio . Isso aumentou as esperanças de que o urânio puro produziria um valor adequado de k.

Em dezembro de 1942, Zinn e Anderson tinham a nova configuração pronta no Stagg Field. Cerca de 24 pés (7,3 m) de comprimento, 24 pés (7,3 m) de largura e 19 pés (5,8 m) de altura, continha 385,5 toneladas longas (391,7 t) de grafite e 46,5 toneladas longas (47,2 t) de metal de urânio e óxido de urânio . Quando o experimento foi realizado na tarde de 2 de dezembro de 1942, o reator, conhecido como Chicago Pile-1 , atingiu a criticidade sem incidentes. Como o reator não tinha escudo de radiação , ele funcionou com uma potência máxima de apenas 200 W, o suficiente para alimentar uma lâmpada, e funcionou por apenas três meses. Ele foi fechado em 28 de fevereiro de 1943, porque o Exército dos EUA não queria correr o risco de um acidente perto do densamente povoado centro de Chicago.

O Exército alugou 1.000 acres (400 ha) das Preservações Florestais do Condado de Cook, conhecidas como " Local A " para o Projeto Manhattan, e "o Country Club" para os cerca de cem cientistas, guardas e outros que trabalhavam lá. Zinn foi colocado no comando do Site A, sob Fermi. Chicago Pile-1 foi desmontado e reconstruído, desta vez com um escudo de radiação, no Site A. O reator, agora conhecido como Chicago Pile-2, estava operacional novamente em 20 de março de 1943. Dentro de alguns meses, Fermi começou a projetar um novo reator, que ficou conhecido como Chicago Pile-3 . Este era um tipo de reator muito diferente. Era muito menor, tendo apenas 1,8 m de diâmetro e 2,7 m de altura. Era alimentado por 120 hastes de urânio metálico e moderado por 1.200 galões americanos (4.500 l; 1.000 imp gal) de água pesada . Mais uma vez, a Zinn estava encarregada da construção, que começou no dia de Ano Novo em 1944. O Chicago Pile-3 ficou crítico em 15 de maio de 1944 e começou a operar em 23 de junho com sua potência total de 300 KW. Quando Fermi partiu para o Local de Hanford , Zinn tornou-se a única autoridade no Local A.

Em 29 de setembro de 1944, Zinn recebeu uma ligação urgente de Samuel Allison , diretor do Laboratório Metalúrgico. O reator B em Hanford desligou logo após atingir a potência máxima, apenas para voltar à vida algumas horas depois. Norman Hilberry suspeitou que um veneno de nêutron foi o responsável. Nesse caso, ele teve uma meia-vida de cerca de 9,7 horas. O Xenon-135 tinha meia-vida próxima a isso, mas não havia sido detectado em Argonne ou pelo X-10 Graphite Reactor em Oak Ridge, Tennessee . Zinn rapidamente colocou o Chicago Pile-3 em plena potência e, em doze horas, fez uma série de medições que confirmaram os resultados de Hanford.

Nos meses seguintes, cerca de 175 técnicos foram transferidos do Laboratório Metalúrgico para Hanford e Los Alamos . O Laboratório Argonne de Zinn foi reduzido a um esqueleto, mas Compton não aprovou seu fechamento.

Laboratório Nacional de Argonne

Zinn (de pé) pressiona o botão que fecha a unidade Chicago Pile-3 para sempre.

Em 11 de julho de 1946, o laboratório de Argonne tornou-se oficialmente o Laboratório Nacional de Argonne , com Zinn como seu primeiro diretor. Alvin Weinberg caracterizou Zinn como "um modelo do que um diretor dos então emergentes laboratórios nacionais deveria ser: sensível às aspirações do contratante e do provedor de fundos, mas confiante o suficiente para prevalecer quando isso fosse necessário".

Um dos primeiros problemas que Zinn enfrentou foi o da acomodação. O governo federal havia prometido restaurar o local A para as reservas florestais do condado de Cook após a guerra e, apesar da intervenção do Secretário da Guerra , Robert P. Patterson , o máximo que a Comissão de preservação da floresta do condado de Cook concordaria era que o Laboratório Nacional de Argonne poderia continuar a ocupar uma parte do contrato até que um novo local fosse encontrado. Zinn rejeitou locais alternativos fora da área de Chicago, e o Exército encontrou um novo local para a residência permanente do laboratório a cerca de 5 milhas (8,0 km) de distância em DuPage County, Illinois , que ficou conhecido como Site D.

Sob Zinn, o Laboratório Nacional de Argonne adotou práticas de contratação um pouco mais progressistas do que outras instituições contemporâneas. Três mulheres afro-americanas e sete homens, seis dos quais haviam trabalhado no Projeto Manhattan, foram empregados em pesquisas em Argonne numa época em que o Laboratório Nacional de Los Alamos não tinha cientistas afro-americanos. Argonne também nomeou mulheres para cargos de autoridade, com Maria Goeppert-Mayer como líder de seção na divisão de física teórica e Hoylande Young como diretora da divisão de informação técnica.

A Comissão de Energia Atômica (AEC) substituiu o Projeto Manhattan em 1º de janeiro de 1947 e, em 1º de janeiro de 1948, anunciou que o Laboratório Nacional de Argonne seria "focado principalmente em problemas de desenvolvimento de reatores". Zinn não buscou a responsabilidade adicional, que ele percebeu que desviaria o Laboratório da pesquisa e o desviaria de outras responsabilidades, como projetar um reator criador rápido . Ele até obteve uma garantia por escrito de Carroll L. Wilson , o gerente geral da AEC, de que não. Ele estava, portanto, disposto a colaborar com Alvin Weinberg para permitir que o Laboratório Nacional de Oak Ridge permanecesse envolvido no projeto do reator. No entanto, a pesquisa com reatores foi responsável por quase metade do orçamento do laboratório em 1949, e 84% de suas pesquisas foram classificadas.

Zinn não se deu bem com o Capitão Hyman G. Rickover , o Diretor de Reatores Navais da Marinha dos Estados Unidos , mas mesmo assim Argonne ajudou no desenvolvimento da propulsão marinha nuclear , eventualmente produzindo dois reatores, um protótipo baseado em terra Mark I e um de propulsão reator, o Mark II. O reator de água pressurizada STR (Submarine Thermal Reactor) projetado em Argonne alimentou o primeiro submarino nuclear , USS  Nautilus , e se tornou a base de quase todos os reatores instalados em navios de guerra.

O outro ramo de desenvolvimento do reator no Laboratório Nacional de Argonne, e o mais próximo do coração de Zinn, era o reator reprodutor rápido. Na época, acreditava-se que o urânio era um recurso escasso, então seria sensato fazer o melhor uso dele. Os criadores foram projetados para criar mais material físsil do que consumiam. Em 1948, ele se convenceu de que não seria sensato construir grandes reatores experimentais perto de Chicago, e a AEC adquiriu um terreno ao redor de Arco, Idaho , que se tornou um posto avançado de Argonne. O Experimental Breeder Reactor I (EBR-I, mas conhecido em Argonne como "ZIP" - Pilha Infernal de Zinn) foi o primeiro reator a ser resfriado por metal líquido e o primeiro a produzir eletricidade. Isso provou o conceito de criador. O presidente da AEC, Gordon Dean, o descreveu como um marco importante na história nuclear.

Os Experimentos BORAX foram uma série de testes destrutivos de reatores de água fervente conduzidos pelo Argonne National Laboratory em Idaho. O teste BORAX-1 foi conduzido sob a supervisão de Zinn em 1954. Ele teve as hastes de controle removidas para demonstrar que o reator desligaria sem problemas, e ele explodiu imediatamente com um estrondo alto e uma coluna alta de fumaça escura, uma volta de eventos que ele não havia previsto. Ele gritou para Harold Lichtenberg colocar as hastes de controle de volta no lugar, mas Lichtenberg apontou que uma já estava voando pelo ar. Zinn mais tarde teve que testemunhar sobre o experimento perante o Joint Committee on Atomic Energy .

Vida posterior

Depois de deixar o Argonne National Laboratory em 1956, Zinn mudou-se para a Flórida, onde fundou sua própria empresa de consultoria, General Nuclear Engineering, com sede em Dunedin, Flórida . A empresa participou do projeto e construção de reatores de água pressurizada. Foi adquirida pela Combustion Engineering em 1964, e ele se tornou vice-presidente e chefe de sua divisão nuclear. Ele deixou o cargo em 1970, mas permaneceu como membro do conselho até 1986. Ele serviu como membro do Comitê Consultivo de Ciências do Presidente de 1960 a 1962, e membro do Comitê Consultivo Geral da AEC e seu sucessor, o Energy Administração de Pesquisa e Desenvolvimento , de 1972 a 1975.

Ao longo dos anos, Zinn recebeu vários prêmios por seu trabalho, incluindo uma recomendação especial da AEC em 1956, o Prêmio Atoms for Peace em 1960, o Prêmio Enrico Fermi em 1969 e a Medalha Elliott Cresson do The Franklin Institute em 1970. Em 1955 foi eleito o primeiro presidente da American Nuclear Society (ANS).

A esposa de Zinn, Jean, morreu em 1964. Ele se casou com Mary Teresa Pratt em 1966 e, assim, adquiriu dois enteados, Warren e Robert Johnson. Ele morreu no Hospital Mease Countryside em Safety Harbor, Flórida , em 14 de fevereiro de 2000, após sofrer um derrame. Ele deixou sua esposa Mary, os filhos John e Robert e o enteado Warren. Robert se tornou professor de astronomia na Universidade de Yale .

Prêmio Walter H. Zinn

Desde 1976, a Divisão de Operações e Energia da American Nuclear Society, apresenta anualmente o Prêmio Walter H. Zinn para reconhecer um indivíduo "por uma contribuição notável e sustentada para a indústria de energia nuclear que não foi amplamente reconhecida."

Notas

Referências