Walter Zinn - Walter Zinn

Walter Zinn
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Walter Zinn
Geboren ( 1906-12-10 )10. Dezember 1906
Ist gestorben 14. Februar 2000 (2000-02-14)(im Alter von 93)
Staatsbürgerschaft Kanadischer
Amerikaner
Alma Mater Queen's University (BA 1927, MA 1930)
Columbia University ( Ph.D. ) (1934)
Auszeichnungen Atoms for Peace-Preis (1960)
Enrico-Fermi-Preis (1969)
Elliott-Cresson-Medaille (1970)
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Kernphysik
Institutionen University of Chicago Metallurgical Laboratory
Manhattan-Projekt
These Zweikristallstudie der Struktur und Breite der K-Röntgenabsorptionsgrenzen  (1934)

Walter Henry Zinn (10. Dezember 1906 - 14. Februar 2000) war ein amerikanischer Atomphysiker , der als erster Direktor des war Argonne National Laboratory von 1946 bis 1956. Er arbeitete an der Manhattan Project ‚s Metallurgical Laboratory während des Zweiten Weltkriegs , und beaufsichtigte den Bau von Chicago Pile-1 , dem ersten Kernreaktor der Welt , der am 2. Dezember 1942 an der Universität von Chicago kritisch wurde . In Argonne entwarf und baute er mehrere neue Reaktoren, darunter den Experimental Breeder Reactor I , den ersten Kernreaktor zur Stromerzeugung, der am 20. Dezember 1951 in Betrieb ging.

Frühen Lebensjahren

Walter Henry Zinn wurde am 10. Dezember 1906 in Berlin (heute Kitchener), Ontario , als Sohn von John Zinn, der in einer Reifenfabrik arbeitete, und Maria Anna Stoskopf geboren. Er hatte einen älteren Bruder, Albert, der ebenfalls Fabrikarbeiter wurde.

Zinn trat in die Queen's University ein , wo er 1927 einen Bachelor of Arts in Mathematik und 1930 einen Master of Arts erhielt. 1930 ging er an die Columbia University , wo er Physik studierte und seine Doktorarbeit in Philosophie über "Zweikristalle" schrieb Untersuchung der Struktur und Breite der K-Röntgenabsorptionsgrenzen". Dies wurde anschließend im Physical Review veröffentlicht .

Um seinen Lebensunterhalt zu verdienen, lehrte Zinn von 1927 bis 1928 an der Queen's University und von 1931 bis 1932 an der Columbia. 1932 wurde er Dozent am City College of New York . Während seiner Zeit bei Queen lernte er Jennie A. (Jean) Smith, a Kommilitone. Sie heirateten 1933 und hatten zwei Söhne, John Eric und Robert James. 1938 wurde Zinn eingebürgerter US-Bürger.

Manhattan-Projekt

1939 waren die Pupin Physics Laboratories in Columbia, in denen Zinn arbeitete, das Zentrum intensiver Forschungen über die Eigenschaften des Urans und der Kernspaltung , die kürzlich von Lise Meitner , Otto Hahn und Fritz Strassmann entdeckt worden waren . In Columbia untersuchten Zinn, Enrico Fermi , Herbert L. Anderson , John R. Dunning und Leo Szilard , ob Uran-238 mit langsamen Neutronen gespalten wurde, wie Fermi glaubte, oder nur das Uran-235- Isotop , wie Niels Bohr behauptete. Da reines Uran-235 nicht verfügbar war, entschieden sich Fermi und Szilard für die Arbeit mit Natururan. Sie interessierten sich besonders dafür, ob eine nukleare Kettenreaktion ausgelöst werden könnte. Dafür müsste im Durchschnitt mehr als ein Neutron pro Spaltung emittiert werden, um die Kettenreaktion am Laufen zu halten. Bis März 1939 stellten sie fest, dass durchschnittlich etwa zwei pro Kernspaltung emittiert wurden. Die Verzögerung zwischen der Absorption eines Neutrons durch ein Atom und der Spaltung wäre der Schlüssel zur Kontrolle einer Kettenreaktion.

Zu diesem Zeitpunkt begann Zinn für Fermi zu arbeiten und experimentelle Urangitter zu bauen . Um langsame Neutronen erfordert unten ein Neutronenmoderator . Wasser war Fermis erste Wahl, aber es neigte dazu, Neutronen sowohl zu absorbieren als auch zu verlangsamen. Im Juli schlug Szilard vor, Kohlenstoff in Form von Graphit zu verwenden . Der kritische Radius eines Kugelreaktors wurde wie folgt berechnet:

Damit eine sich selbst erhaltende nukleare Kettenreaktion ablaufen konnte, brauchten sie k > 1. Für eine praktische Reaktorkonfiguration müssten es mindestens 3 oder 4 Prozent mehr sein; aber im August 1941 ergaben die ersten Versuche von Zinn einen enttäuschenden Wert von 0,87. Fermi hoffte auf ein besseres Ergebnis auf eine verbesserte Konfiguration sowie auf reineres Uran und Graphit.

Anfang 1942, als die Vereinigten Staaten jetzt in den Zweiten Weltkrieg verwickelt waren , konzentrierte Arthur Compton die verschiedenen Teams des Manhattan-Projekts , die an Plutonium arbeiteten, am Metallurgical Laboratory der University of Chicago . Zinn benutzte Athleten, um Fermis immer größere experimentelle Konfigurationen unter den Tribünen des stillgelegten Stagg-Feldes zu bauen . Im Juli 1942 maß Fermi ak = 1,007 an einem Uranoxidgitter . Dies weckte die Hoffnung, dass reines Uran einen geeigneten Wert von k ergeben würde.

Im Dezember 1942 hatten Zinn und Anderson die neue Konfiguration in Stagg Field fertig. Etwa 24 Fuß (7,3 m) lang, 24 Fuß (7,3 m) breit und 19 Fuß (5,8 m) hoch, enthielt es 385,5 Tonnen (391,7 Tonnen) Graphit und 46,5 Tonnen (47,2 Tonnen) Uranmetall und Uranoxid . Als das Experiment am Nachmittag des 2. Dezember 1942 durchgeführt wurde, erreichte der Reaktor, bekannt als Chicago Pile-1 , ohne Zwischenfälle die Kritikalität. Da der Reaktor keinen Strahlungsschild hatte , wurde er mit einer maximalen Leistung von nur 200 W betrieben, genug, um eine Glühbirne zu betreiben, und lief nur drei Monate. Es wurde am 28. Februar 1943 geschlossen, weil die US-Armee keinen Unfall in der Nähe der dicht besiedelten Innenstadt von Chicago riskieren wollte.

Die Armee verpachtete 400 ha der Cook County Forest Preserves, bekannt als „ Site A “, an das Manhattan-Projekt und „den Country Club“ an die etwa hundert Wissenschaftler, Wachen und andere, die dort arbeiteten. Zinn wurde unter Fermi für Standort A verantwortlich. Chicago Pile-1 wurde am Standort A demontiert und wieder aufgebaut, diesmal mit Strahlenschutzschild. Der Reaktor, heute Chicago Pile-2 genannt, war am 20. März 1943 wieder betriebsbereit. Innerhalb weniger Monate begann Fermi mit der Konstruktion eines neuen Reaktor, der als Chicago Pile-3 bekannt wurde . Dies war ein ganz anderer Reaktortyp. Es war viel kleiner, nur 1,8 m im Durchmesser und 2,7 m hoch. Es wurde durch 120 Uranmetallstäbe angetrieben und durch 1.200 US-Gallonen (4.500 l; 1.000 imp gal) schweres Wasser gemildert . Erneut leitete Zinn den Bau, der am Neujahrstag 1944 begann. Chicago Pile-3 wurde am 15. Mai 1944 kritisch und nahm am 23. Juni den Betrieb mit seiner vollen Leistung von 300 KW auf. Als Fermi zum Standort Hanford aufbrach , wurde Zinn die alleinige Autorität an Standort A.

Am 29. September 1944 erhielt Zinn einen dringenden Anruf von Samuel Allison , dem Direktor des Metallurgischen Labors. Der B-Reaktor in Hanford hatte sich kurz nach Erreichen der vollen Leistung abgeschaltet, um einige Stunden später wieder zum Leben zu erwachen. Norman Hilberry vermutete, dass ein Neutronengift dafür verantwortlich war. Wenn ja, hatte es eine Halbwertszeit von etwa 9,7 Stunden. Xenon-135 hatte eine Halbwertszeit in der Nähe dieser, wurde aber weder in Argonne noch vom X-10 Graphite Reactor in Oak Ridge, Tennessee, entdeckt . Zinn brachte Chicago Pile-3 schnell auf volle Leistung und hatte innerhalb von zwölf Stunden eine Reihe von Messungen durchgeführt, die die Hanford-Ergebnisse bestätigten.

In den folgenden Monaten wurden etwa 175 technische Mitarbeiter vom Metallurgischen Labor nach Hanford und Los Alamos versetzt . Zinns Argonne-Labor wurde auf ein Skelett reduziert, aber Compton wollte seine Schließung nicht akzeptieren.

Argonne National Laboratory

Zinn (stehend) drückt den Knopf, der die Chicago Pile-3 Einheit endgültig schließt.

Am 11. Juli 1946 wurde das Argonne-Labor offiziell zum Argonne National Laboratory , mit Zinn als seinem ersten Direktor. Alvin Weinberg charakterisierte Zinn als "ein Vorbild dafür, was ein Direktor der damals aufstrebenden nationalen Labors sein sollte: sensibel für die Bestrebungen sowohl des Auftragnehmers als auch des Geldgebers, aber selbstbewusst genug, um sich durchzusetzen, wenn dies erforderlich war."

Eines der ersten Probleme, mit denen Zinn konfrontiert war, war das der Unterbringung. Die Bundesregierung hatte versprochen , Standort A zu dem Cook County Forest Konfitüren nach dem Krieg wieder herzustellen, und trotz Intervention des Kriegsministers , Robert P. Patterson , die die Cook County Wald Konfitüren Kommission zustimmen sollte , dass das Argonne National Laboratory einen Teil des Pachtvertrags weiter besetzen konnte, bis ein neuer Standort gefunden wurde. Zinn lehnte alternative Standorte außerhalb der Gegend von Chicago ab, und die Armee fand einen neuen Standort für das dauerhafte Zuhause des Labors etwa 8,0 km entfernt in DuPage County, Illinois , der als Standort D bekannt wurde.

Unter Zinn übernahm das Argonne National Laboratory etwas fortschrittlichere Einstellungspraktiken als andere zeitgenössische Institutionen. Drei afroamerikanische Frauen und sieben Männer, von denen sechs am Manhattan-Projekt gearbeitet hatten, waren in der Forschung in Argonne beschäftigt, als das Los Alamos National Laboratory noch keine afroamerikanischen Wissenschaftler hatte. Argonne berief auch Frauen in Führungspositionen, mit Maria Goeppert-Mayer als Sektionsleiterin in der Abteilung für theoretische Physik und Hoylande Young als Direktorin der Abteilung für technische Information.

Die Atomic Energy Commission (AEC) löste am 1. Januar 1947 das Manhattan-Projekt ab und verkündete am 1. Januar 1948, das Argonne National Laboratory werde sich "hauptsächlich auf Probleme der Reaktorentwicklung konzentrieren". Zinn suchte nicht nach der zusätzlichen Verantwortung, von der er wusste, dass sie das Labor von der Forschung ablenken und ihn von anderen Aufgaben ablenken würde, wie zum Beispiel die Entwicklung eines schnellen Brüterreaktors . Er erhielt sogar eine schriftliche Zusicherung von Carroll L. Wilson , dem General Manager der AEC, dass dies nicht der Fall sein würde. Er war daher bereit, mit Alvin Weinberg zusammenzuarbeiten, um es dem Oak Ridge National Laboratory zu ermöglichen, am Reaktordesign beteiligt zu bleiben. Trotzdem machte die Reaktorforschung 1949 fast die Hälfte des Laborbudgets aus, und 84 Prozent der Forschung wurden klassifiziert.

Zinn verstand sich nicht gut mit Captain Hyman G. Rickover , dem Direktor für Marinereaktoren der US Navy , aber dennoch half Argonne bei der Entwicklung von nuklearen Schiffsantrieben und produzierte schließlich zwei Reaktoren , einen landgestützten Prototyp Mark I und einen Antrieb Reaktor, der Mark II. Der in Argonne entwickelte Druckwasserreaktor STR (Submarine Thermal Reactor) trieb das erste Atom- U - Boot , die USS  Nautilus , an und wurde zur Grundlage fast aller Reaktoren, die in Kriegsschiffen installiert wurden.

Der andere Zweig der Reaktorentwicklung am Argonne National Laboratory, der Zinn am Herzen lag, war der Schnelle Brüter-Reaktor. Damals glaubte man, Uran sei eine knappe Ressource, daher wäre es ratsam, es optimal zu nutzen. Die Züchter waren darauf ausgelegt, mehr spaltbares Material zu erzeugen , als sie verbrauchten. 1948 war er überzeugt, dass es unklug wäre, große Versuchsreaktoren in der Nähe von Chicago zu bauen, und die AEC erwarb Land um Arco, Idaho , das zu einem Außenposten von Argonne wurde. Der Experimental Breeder Reactor I (EBR-I, aber in Argonne als "ZIP" - Zinn's Infernal Pile bekannt) war der erste Reaktor, der mit flüssigem Metall gekühlt wurde und der erste, der Elektrizität erzeugte. Es bewies das Züchterkonzept. AEC-Vorsitzender Gordon Dean bezeichnete es als einen wichtigen Meilenstein in der Nukleargeschichte.

Die BORAX-Experimente waren eine Reihe zerstörender Tests an Siedewasserreaktoren, die vom Argonne National Laboratory in Idaho durchgeführt wurden. Der BORAX-1-Test wurde 1954 unter der Aufsicht von Zinn durchgeführt. Er ließ die Steuerstäbe entfernen, um zu zeigen, dass der Reaktor ohne Probleme herunterfahren würde, und er explodierte sofort mit einem lauten Knall und einer hohen dunklen Rauchsäule, eine Umdrehung Ereignisse, mit denen er nicht gerechnet hatte. Er rief Harold Lichtenberg zu, er solle die Steuerstäbe wieder einsetzen, aber Lichtenberg wies darauf hin, dass bereits einer durch die Luft flog. Zinn musste später vor dem Joint Committee on Atomic Energy über das Experiment aussagen .

Späteres Leben

Nachdem er 1956 das Argonne National Laboratory verlassen hatte, zog Zinn nach Florida, wo er seine eigene Beratungsfirma General Nuclear Engineering mit Sitz in Dunedin, Florida, gründete . Das Unternehmen war an der Konstruktion und dem Bau von Druckwasserreaktoren beteiligt. Es wurde 1964 von Combustion Engineering übernommen und er wurde Vizepräsident und Leiter der Nuklearabteilung. Er trat 1970 von dieser Position zurück, blieb jedoch bis 1986 Vorstandsmitglied. Von 1960 bis 1962 war er Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats des Präsidenten und Mitglied des Allgemeinen Beirats der AEC und ihres Nachfolgers, der Energy Forschungs- und Entwicklungsverwaltung , von 1972 bis 1975.

Im Laufe der Jahre erhielt Zinn mehrere Auszeichnungen für seine Arbeit, darunter 1956 eine besondere Belobigung der AEC, 1960 den Atoms for Peace Award , 1969 den Enrico Fermi Award und 1970 die Elliott Cresson Medal des Franklin Institutes . 1955 er wurde zum ersten Präsidenten der American Nuclear Society (ANS) gewählt.

Zinns Frau Jean starb 1964. 1966 heiratete er Mary Teresa Pratt und erwarb damit zwei Stiefsöhne, Warren und Robert Johnson. Er starb am 14. Februar 2000 im Mease Countryside Hospital in Safety Harbor, Florida , nach einem Schlaganfall. Er wurde von seiner Frau Mary, den Söhnen John und Robert und Stiefsohn Warren überlebt. Robert war Professor für Astronomie an der Yale University geworden .

Walter-H.-Zinn-Preis

Seit 1976 vergibt die Operations and Power Division der American Nuclear Society jährlich den Walter H. Zinn Award, um eine Person "für einen bemerkenswerten und nachhaltigen Beitrag zur Kernkraftindustrie zu würdigen, der nicht allgemein anerkannt wurde".

Anmerkungen

Verweise