镉棒缓慢的从反应堆内被抽出，当计数器的响声越来越密集最后响成了一片，科学家们意识到反应堆达到临界了。

        寒假打了一个半月的我的世界，感到在浪费时间。科创论坛搜索芝加哥一号堆并无相关内容，中文互联网上也没有多少关于cp-1的资料。所以来科创写一些关于它的文章，对和平使用核能的历史感兴趣的网友可以阅读。由于本人知识有限，可能出现疏忽，欢迎广大网友指出，本人会第一时间修改。

        本文非机翻，为楼主所了解到的知识的总和，我会给出参考资料的来源（网站）

        芝加哥一号堆（Chicago Pile-1, 简称cp-1) 是人类制作的第一台达到临界，实现核链式反应自持的核反应堆。建造这座反应堆是美国曼哈顿计划（the Manhattan Project）的一个组成重要部分，虽然这个堆的建设一开始是为了更好的制作核武器，但是其也打开了和平使用核能的大门，并在多个领域提供了重要资料。

建设中的芝加哥一号堆,图片来自 XXXXXXXXXXXXXXXXXX

    (右上角有个本房间禁止吸烟的标识）

芝加哥一号堆的建设

        芝加哥一号堆被建设在美国芝加哥大学一个废弃的球场下（Stagg Field), 选在这地方建造，因为恩里科费米表示建在这地方万一出了什么事故对环境的影响并不会很大。现在此地已成历史古迹了，问了一下在芝加哥大学学习的表哥，其表示知道此反应堆但是一直没去参观过。

Stagg Field. 图片源自XXXXXXXXXXXXXXXXXX

        反应堆的建设自1939年开始，由物理学家恩里克·费米（Enrico Fermi) 领导。

        由于是地下室，温度极低。工人们在木头底座上一层一层的堆叠石墨块（中子减速剂）。部分石墨块留有空洞以安置核燃料铀球。同时部分铀球制作自贫铀，来展现是否能实现铀到钚的转变。（铀238在中子轰击下转化为钚239）

        镉棒作为控制棒控制反应堆的速率和启停，一些科学家拿着装有氧化镉的容器，以防万一（如果链式反应失控了），其中一位手持药剂的科学家为Wally Koehler。此外，科学家们并没有做多少对人的辐射防护。

        “Construction was finished on December 1, 1942. 771,000 pounds of graphite were used to build 57 layers. The pile also used 80,590 pounds of uranium oxide and 12,400 pounds of uranium metal, approximately $1 million worth of materials.”（摘自XXXXXXXXXXXXXXXXXX）

         翻译：在1942年的12月1日，芝加哥一号堆的建造工作已完成。总共用掉了711000磅的石墨（约349719.717千克），反应堆一共建了57层。同时建设花费了80590磅（约36555.0091千克）的铀氧化物和12400磅（约5624.54538千克）的铀金属。材料钱总和算起来大约是一百万美元。

艺术家John Cadel 的画作。描绘了芝加哥一号堆的建设过程。来源：XXXXXXXXXXXXXXXXXX

        通过科学家们计算的支持，反应堆并没有建设到原先设计的的高度。注意石墨块的摆放构成了一个粗略的球形。

        这也是核反应堆为什么叫反应”堆“ 的其中一个原因，芝加哥一号堆（Pile）真的是堆出来的...费米都要说："a crude pile of black bricks and wooden timbers."（一堆粗糙的黑砖和木材）

芝加哥一号堆的一幅艺术绘画作品，图源网络，侵删。

        关于芝加哥一号堆的结构，有一个早已无从考量真伪的有趣故事。现代压水堆核电站的“紧急停堆”被称为SCRAM (切断控制棒驱动机构的电源导致控制棒在数秒内依靠重力势能插入堆内，此按钮应第一次出现在EBR-1的控制台上。而故事中SCRAM这个单词被指代表“Safety Control Rod Axe Man", 翻译过来是“安全控制棒持斧人”。相传在芝加哥一号堆临界前夕，科学家们找来了一位教授（Norman Hilberry.），交给他一把斧子“如果反应堆失控，砍断连接控制棒的绳子（以使控制棒插入堆内停止链式反应）。

        互联网山关于SCRAM的来源众说纷纭，持斧人的故事是流传最广的版本之一。

芝加哥一号堆临界

        1942年12月2日的下午。科学家们汇集一堂进行试验，部分人在高台上观察记录，部分工作人员在地面上负责操作和记录还有以防万一的应急。设置了仪器以探测反应堆的反应。

        在恩里克费米的命令下控制棒被从反应堆缓缓抽出，通过观测记录仪器的示数，科学家们计算了k值达到了1.0006，芝加哥一号堆实现了自持的链式反应。摘取一段描写：

       “At first you could hear the sound of the neutron counter, clickety-clack, clickety-clack. Then the clicks came more and more rapidly, and after a while they began to merge into a roar; the counter couldn’t follow anymore. That was the moment to switch to the chart recorder. But when the switch was made, everyone watched in the sudden silence the mounting deflection of the recorder’s pen. It was an awesome silence. Everyone realized the significance of that switch; we were in the high intensity regime and the counters were unable to cope with the situation anymore. Again and again, the scale of the recorder had to be changed to accommodate the neutron intensity which was increasing more and more rapidly. Suddenly Fermi raised his hand. “The pile has gone critical,” he announced. No one present had any doubt about it (Rhodes 440).”（摘自Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb）

        “刚开始你能听到中子计数器的声音，咔哒咔哒，咔哒咔哒，随后声音变得越来越频繁，过了一会已经响成一片了，计数器已经跟不上频率了。是时候开启图表记录器了，当转换到记录器之后，每个人在突然的安静中看着的记录器的绘制上下起伏的线条。那瞬间的沉默，每个人都意识到了切换至记录器的重要性，我们现在处于高强度区域甚至中子计数器都无法跟上现在的情况了。一次又一次，我们要更改记录器的刻度，以适应高速提升的的中子强度。突然间费米举起了他的手宣布”反应堆达到临界了”。现场没有人有任何疑问。”

        在启动后的不到五分钟，费米命令停堆，镉棒被插入反应堆。费米开了瓶基安蒂酒（Bertolli Chianti）以示庆祝。倒在纸杯里饮用。参与实验的所有人在酒瓶上签了字。

被用来庆祝CP-1临界的基安蒂酒，部分签名可见。图源：Office of Scientific and Technical Information

芝加哥一号堆 后继

        芝加哥一号堆被拆解后重建，在阿贡国家实验室加装了如混凝土的生物屏蔽和防护措施。成为了芝加哥二号堆（Chicago Pile-2，CP-2）芝加哥一号堆演示了自持链式反应的可行性，一种可能的新的生产钚的方法，同时提供了经验和数据给未来其他反应堆的建设（X-10 Graphite Reactor，The B Reactor)都以CP-1为参考。

        后来退役后芝加哥一号堆被掩埋了。

图源：amusingplanet

参考网站：https://www.atomicheritage.org 

讲述了很多关于CP-1的历史。

国和中合

2020/4/24

PS：怎么感觉自动发错区了，明明选的科创茶话...