Primera reacció nuclear en cadena.

Un munt de maons de grafit negre que contenien urani, va ser coneguda com la primera reacció nuclear en cadena autosostenible creada per humans. Vuitanta anys més tard.

Va ser un fred 2 de desembre de 1942, sota el camp de futbol de la Universitat de Chicago, Enrico Fermi i els seus col·legues, van dur a terme un experiment de física que va canviar per sempre el món. Un molt important pas endavant per als Estats Units en la seva carrera del Projecte Manhattan per burlar Alemanya en la recerca d'armes atòmiques, el secret experiment anomenat Chicago Pile 1, va accelerar el final de la Segona Guerra Mundial. També va obrir la porta als isòtops mèdics que tracten el càncer, els neutrons per a experiments de la tecnologia i la ciència dels materials i, l'energia nuclear segura i com a font renovable. Avui dia, aquesta energia ho alimenta tot, des de submarins fins a llars i empreses sense afegir cap  emissió de carboni a l'atmosfera.

L'experiment de Fermi va ser alhora complex i senzill. Una pila de maons de grafit de 6,6 m d'ample per 8,3 m d'alçada n'incloïa uns quants que contenien petites quantitats d'urani. Varetes llargues i verticals de fusta recobertes de cadmi, lligaven la pila per esdevenir un material que permetia frenar el moviment dels neutrons. A mesura que les les barres s'extreien, Fermi i el seu equip van demostrar que els àtoms que hi havien al nucli i eren d'urani, podrien provocar que es dividissin. Alguns dels neutrons que van ser expulsats dels àtoms originals van ser absorbits per altres àtoms d'urani, sempre alliberaven energia de manera segura fins que al tornar inserir les barres, era possible frenar la reacció en cadena fins a aturar-se per complet.

Va ser considerat un important èxit, l'experiment va rebre el sobrenom de CP-1. Va produir energia per encendre una petita bombeta. Ara, l'energia nuclear alimenta moltes llars d'arreu del món i també, molts  submarins. 

Convé que un experiment tan depenent del grafit, el material que es troba en la mina d'un llapis comú, segueixi escrivint història. L'èxit del CP-1, per a una generació va significar el final d'una guerra mundial i va inspirar la formació de  laboratoris que des de llavors,  han beneficiat a totes les generacions.

El primer, va ser el Laboratori Nacional d'Argonne del Departament d'Energia dels Estats Units, en van seguir setze més, creant una potent xarxa d'investigació i desenvolupament centrada inicialment en l'energia nuclear, però finalment també en moltes altres àrees de la ciència.

Actualment, Argonne utilitza el seu ric coneixement històric i experiència en l'energia nuclear per abordar altres qüestions, com ara el canvi climàtic, les energies renovables i la seguretat nacional. Tot i la història d'Argonne, avui dia s'està treballant amb nous dissenys i tecnologies,

El disseny del reactor nuclear ha recorregut un llarg camí des de la pila i les barres de control de fusta de Fermi. Hi ha reactors d'aigua lleugera, reactors d'aigua bullint, reactors refrigerats per sodi, reactors ràpids avançats i molts altres.

Hi ha plans per a ràpids micro-reactors que es poden construir en una planta i portar-los a un altre lloc per fer l'assemblatge. Aquests reactors tenen aplicacions per alimentar zones allunyades o àrtiques i assegurar bases militars. Fins i tot, pot ser que algun dia s'utilitzin per ser enviats a estacions de  recarregar camions elèctrics de llarg recorregut. Aquests reactors, es poden utilitzar per a aplicacions de calor industrial que ajudaran a descarbonitzar la indústria; Els reactors refrigerats per aigua es poden utilitzar per fer calor i així, reduir l'ús del gas natural.

En particular, aquests nous dissenys, tenen la capacitat d'augmentar la quantitat d'energia extreta de l'urani en un factor de 100. Això significa que redueixen significativament la quantitat de combustible nuclear usat que queda després de la generació d'energia i el que implica sobre quant de temps, el combustible nuclear usat continua sent perillós. 

Els avenços en la seguretat dels reactors nuclears han anat progressant amb el disseny del reactor Argonne. Per exemple, el laboratori va provar amb èxit la seguretat inherent (es basa en la idea que un reactor es podria refredar mitjançant la seva pròpia física) durant un hipotètic accident simulat. Els resultats van ajudar al Japó durant i després de l'accident de la central elèctrica de Fukushima I del 2011.

Els recursos informàtics d'alt rendiment d'Argonne, als científics també els permet accelerar els complexos càlculs físics que Fermi i el seu equip van realitzar manualment. La intel·ligència artificial i els models i simulacions d'alta fidelitat, permeten als enginyers crear bessons digitals de nuclis de reactors. Les tecnologies i el programari que Argonne desenvolupa per als reactors nuclears es comparteixen amb la indústria perquè tots els dissenys nuclears es beneficiïn de la comprensió fonamental de la física iniciada per Fermi i els seus col·legues.

Argonne, ha dut a terme milers i milers d'experiments i són analitzats amb el mateix programari informàtic que es fa servir per dissenyar nous reactors. D'aquesta manera, es vinculen els dissenys basats en ordinador a la física real.

Combinades, aquestes millores donen lloc a una energia neta i segura que és cada cop més rendible. Vuitanta anys després del innovador experiment de Fermi, l'energia nuclear (de pau) està preparada per un proper gran moment.

Font: Laboratori Nacional d'Argonne