“La reacción es autosostenida, la curva es exponencial” estas fueron las palabras que anunciaban que se había conseguido crear la primera reacción nuclear en cadena en el primer reactor nuclear. Esto sucedía hace 70 años en Chicago, el 2 de diciembre, en lo que anteriormente había sido una pista de squash. Un grupo de científicos trabajaba en el más absoluto secreto, en plena segunda guerra mundial. Incluso sus mujeres ignoraban en que estaban trabajando. La principal cabeza pensante era un italiano en el exilio y ganador de un premio Nobel, Enrico Fermi.
Enrico Fermi había estado estudiando el uranio por muchos años cuando en 1934 hizo un descubrimiento cuando bombardeaba átomos de Uranio con neutrones. Algunos de los átomos de uranio (elemento 92) se habían convertido en el elemento 93 y el 94, pero no solo esto lo más sorprendente fue que muchos otros tipos de elementos estaban presentes y ninguno de ellos estaba cercano al uranio en la tabla periódica. Esto era un resultado totalmente inesperado y se tardaron varios años en encontrar una explicación.
Otto Hann y Fritz Strassman en 1938 realizaron el mismo experimento comprobando de en la muestra bombardeada con neutrones se encontraban átomos de bario. Era como si el átomo de uranio se hubiera dividido en dos mitades con aproximadamente la misma masa. Poco después de este experimento Lise Meitner realizó el análisis matemático de los resultados concluyendo que el uranio se había fisionado, formando dos elementos de aproximadamente la misma masa, pero no exactamente la mitad. Parte de la masa había desaparecido, su explicación era que se había convertido en energía tal y como predecía la teoría de Albert Einstein, E = mc2. La energía sería de alrededor de 200.000.000 electron-voltios (200 MeV) por cada átomo fisionado.
Más información se descubrió en la Universidad de Columbia, en la reacción se emitían neutrones. Esta era una idea que rondaba por la cabeza de Enrico Fermi. Fermi que habia trabajado hasta entonces en Italia y se había trasladado a la Universidad de Columbia justo después de obtener el premio Nobel. El premio lo obtuvo en 1938 por su contribución al estudio de la radiación inducida y en particular por la transmutación de los elementos. Así Fermi estaba en en los Estados Unidos cuando en 1939 el físico danés Niels Bohr visitó el país. Fermi coincidió con Bohr en una conferencia en Washington, en ella tuvieron lugar las primeras conversaciones apuntando a la idea de crear reacción en cadena usando los neutrones procedentes de la fisión.
El grupo de Columbia con Fermi a la cabeza continuaron estudiando la posibilidad de producir una reacción nuclear en cadena. Entre otras cosas necesitaban encontrar un material que frenara los neutrones procedentes de la fisión. En julio de 1941, empezaron a medir el factor “k”, este era la clave, si se conseguía que este fuera bastante mayor que 1 la reacción en cadena podía ocurrir. El mismo problema estaba siendo estudiado por los científicos alemanes, si estos conseguían controlar “k” estarían en el camino de producir la bomba atómica.
En 1942, la investigación se trasladó a Chicago donde se creo el Laboratorio de Metalurgia (el predecesor de Argonne National Laboratory). A pesar de su nombre, la única relación con la siderurgia que tenía el laboratorio era su nombre, todo lo que en él ocurría era alto secreto. Se hicieron 30 reactores de prueba para el estudio, con un tamaño menor del necesario para conseguir la reacción en cadena. Entonces no eran aun reactores, se los llamaba “pilas” por analogía con la combustión, comparando el proceso con el de quemar una pila de madera. En julio se empezó el diseño del reactor con bastante masa critica para la reacción. Encerró el uranio dentro de una matriz de grafito rodeado por un balón cuadrado de tela de unos 7.5 metros. La última de las capas de grafito y los ladrillos de uranio se colocaron el 1 de diciembre, el día siguiente se realizaría la prueba.
La prueba final no se hizo hasta la tarde, después de toda la mañana de pruebas. Cada vez que se probaba una configuración, se controlaba el contador de neutrones. Por la mañana con cada prueba las cuentas de neutrones después de un aumento inicial se había estabilizado. Para última prueba con todo el uranio expuesto y dispuesto para ser utilizado como combustible, las cuentas de neutrones no se estabilizaron. Se había conseguido por primera vez una reacción nuclear en cadena.
Más información : The First Pile
Enrico Fermi y el Primer Reactor,