Alvin M. Weinberg - Alvin M. Weinberg

Alvin Martin Weinberg
Alvin Weinberg.jpg
Alvin Weinberg, c. 1960
Nascer ( 1915-04-20 )20 de abril de 1915
Chicago , Illinois
Faleceu 18 de outubro de 2006 (2006-10-18)(91 anos)
Oak Ridge
Cidadania americano
Alma mater Universidade de Chicago
Conhecido por
Prêmios
Carreira científica
Campos Física nuclear
Instituições
Tese Fundamentos matemáticos para uma teoria da periodicidade biofísica  (1939)
Orientador de doutorado Carl Eckart

Alvin Martin Weinberg ( / w aɪ n b ɜr ɡ / ; 20 de abril de 1915 - Outubro 18, 2006), era um americano físico nuclear que era o administrador em Oak Ridge National Laboratory (ORNL) durante e após o Projeto Manhattan . Ele veio para Oak Ridge, Tennessee , em 1945 e permaneceu lá até sua morte em 2006. Ele foi o primeiro a usar o termo " barganha faustiana " para descrever a energia nuclear.

Graduado pela Universidade de Chicago , que lhe concedeu seu doutorado em biofísica matemática em 1939, Weinberg ingressou no Laboratório Metalúrgico do Projeto Manhattan em setembro de 1941. No ano seguinte, tornou-se parte do Grupo Teórico de Eugene Wigner , cuja tarefa era projetar o reatores nucleares que converteriam urânio em plutônio.

Weinberg substituiu Wigner como Diretor de Pesquisa no ORNL em 1948 e tornou-se diretor do laboratório em 1955. Sob sua direção, trabalhou no programa de Propulsão Nuclear de Aeronaves e foi pioneiro em muitos projetos de reatores inovadores, incluindo os reatores de água pressurizada (PWRs) e ebulição reatores de água (BWRs), que desde então se tornaram os tipos de reatores dominantes em usinas nucleares comerciais , e projetos de reatores homogêneos aquosos .

Em 1960, Weinberg foi nomeado para o Comitê Consultivo de Ciência do Presidente no governo Eisenhower e mais tarde serviu nele no governo Kennedy . Depois de deixar o ORNL em 1973, foi nomeado diretor do Escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Energético em Washington, DC, em 1974. No ano seguinte, ele fundou e se tornou o primeiro diretor do Instituto de Análise de Energia em Oak Ridge Associated Universities (ORAU )

Primeiros anos em Chicago

Alvin Martin Weinberg nasceu em 20 de abril de 1915, em Chicago, Illinois, filho de Jacob Weinberg e Emma Levinson Weinberg, dois emigrantes judeus russos que se conheceram em 1905 a bordo do barco que os levava para os Estados Unidos. Ele tinha uma irmã mais velha, Fay Goleman, que nasceu em 30 de novembro de 1910. Mais tarde, ela se tornou professora de sociologia na Universidade do Pacífico (seu filho é Daniel Goleman ). Ele estudou na Theodore Roosevelt High School em Chicago.

Weinberg entrou na Universidade de Chicago , da qual recebeu seu diploma de Bacharel em Ciências (BS) em física em 1935 e seu mestrado em física no ano seguinte. Ele recebeu seu Ph.D. da Universidade de Chicago em biofísica matemática em 1939, escrevendo sua tese sobre Fundamentos matemáticos para uma teoria da periodicidade biofísica , sob a supervisão de Carl Eckart . Weinberg mais tarde lamentou que, ao restringir sua tese a sistemas lineares , ele havia negligenciado sistemas não lineares interessantes que Ilya Prigogine mais tarde recebeu o Prêmio Nobel de Química por estudar.

Enquanto estava em Chicago, Weinberg foi contratado pela família de Margaret Despres, uma estudante da Universidade de Chicago, para lhe dar aulas de matemática. Eles se casaram em 14 de junho de 1940. Eles tiveram dois filhos, David Robert Weinberg e Richard J. Weinberg.

Laboratório Metalúrgico

Eugene Wigner (à esquerda) com Weinberg (à direita) no Oak Ridge National Laboratory

Weinberg ministrou cursos no Wright Junior College . Ele se inscreveu e recebeu uma bolsa do National Research Council para estudar com Kenneth S. Cole na Universidade de Columbia , mas nunca aceitou, pois Cole veio para Chicago para trabalhar no Projeto Manhattan como biólogo de radiação. Weinberg foi recrutado para trabalhar em seu Laboratório Metalúrgico na Universidade de Chicago em setembro de 1941 por Eckart e Samuel Allison , que precisava de alguém para trabalhar nos cálculos de captura de nêutrons deste último .

No início de 1942, Arthur Compton concentrou as várias equipes do Projeto Manhattan trabalhando com plutônio na Universidade de Chicago. Isso trouxe muitos cientistas de ponta, incluindo Herbert Anderson , Bernard Feld , Enrico Fermi , Leó Szilárd e Walter Zinn, de Columbia, e Edward Creutz , Gilbert Plass , Eugene Wigner e John Wheeler, da Universidade de Princeton . Weinberg tornou-se protegido de Wigner.

Wigner liderou o Grupo Teórico do Laboratório Metalúrgico que incluiu Alvin Weinberg, Katharine Way , Gale Young e Edward Creutz. A tarefa do grupo era projetar os reatores nucleares de produção que converteriam o urânio em plutônio. Na época, os reatores existiam apenas no papel, e nenhum reator havia se tornado crítico. Em julho de 1942, Wigner escolheu um projeto conservador de 100 MW, com um moderador de nêutrons de grafite e resfriamento a água. A escolha da água como refrigerante era controversa na época. A água era conhecida por absorver nêutrons , reduzindo assim a eficiência do reator, mas Wigner estava confiante de que os cálculos de seu grupo estavam corretos e que a água funcionaria, enquanto as dificuldades técnicas envolvidas no uso de hélio ou metal líquido como refrigerantes atrasariam o projeto.

Depois que o Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos assumiu o Projeto Manhattan, ele deu a responsabilidade pelo projeto detalhado e construção dos reatores à DuPont . Havia atrito entre a empresa e Wigner e sua equipe. As principais diferenças entre o projeto do reator de Wigner e o da DuPont incluíram aumentar o número de tubos de processo de 1.500 em uma matriz circular para 2.004 em uma matriz quadrada e cortar a energia de 500 MW para 250 MW. No final das contas, a decisão da DuPont de dar tubos adicionais ao reator veio a calhar quando o envenenamento por nêutrons se tornou um problema para o Reator B em Hanford . Os tubos extras permitiram uma maior carga de combustível para superar o envenenamento. Sem eles, o reator teria que funcionar em baixa potência até que uma quantidade suficiente de impurezas de boro na grafite fosse queimada para permitir que atingisse a potência total, o que teria atrasado a operação total em até um ano.

Quando os reatores de Hanford ficaram online, o Laboratório Metalúrgico voltou sua atenção para os projetos teóricos. A descoberta de fissão espontânea em plutônio gerado em reator devido à contaminação por plutônio-240 levou Wigner a propor a troca do urânio-233 de tório , mas o desafio foi enfrentado pelo Laboratório de Los Alamos, que desenvolveu um projeto de arma nuclear do tipo implosão . Wigner também ficou intrigado com a possibilidade de eliminar grande parte das complexidades de um reator tendo o urânio em solução ou uma pasta em água pesada . O Laboratório Metalúrgico tentou encontrar uma maneira de fazer isso.

Entre os projetos concorrentes, Weinberg propôs o reator de água pressurizada , que acabou se tornando o projeto mais comum. Essa foi apenas uma das muitas possibilidades discutidas por Weinberg e seus colegas em Chicago e Oak Ridge. Mais tarde, ele escreveu:

Nestes primeiros dias, exploramos todos os tipos de reatores de potência, comparando as vantagens e desvantagens de cada tipo. O número de possibilidades era enorme, pois há muitas possibilidades para cada componente de um reator - combustível, refrigerante, moderador. O material físsil pode ser 233 U, 235 U ou 239 Pu; o refrigerante pode ser: água, água pesada, gás ou metal líquido; o moderador pode ser: água, água pesada, berílio, grafite - ou, em um reator de nêutrons rápidos, nenhum moderador. Calculei que, se contarmos todas as combinações de combustível, refrigerante e moderador, será possível identificar cerca de mil reatores distintos. Assim, bem no início da energia nuclear, tivemos que escolher quais possibilidades seguir, quais ignorar.

O sucesso final do reator de água pressurizada, escreveu ele, deveu-se menos a quaisquer características superiores da água, mas sim à decisão de alimentar o protótipo do reator térmico submarino Mark I com uma versão pressurizada do reator de teste de materiais em Oak Ridge . Depois que a água pressurizada foi estabelecida, outras possibilidades tornaram-se caras demais para serem perseguidas, mas Weinberg continuou interessado em outras possibilidades. De acordo com Freeman Dyson , ele foi o único pioneiro nuclear que apoiou o amplo universo de projetos de reatores.

Trabalho em Oak Ridge

Em 1945, Wigner aceitou o cargo de Diretor de Pesquisa nos Laboratórios Clinton em Oak Ridge, Tennessee , que então contava com cerca de 800 funcionários. Ele levou consigo seus protegidos Gale Young , Katherine Way e Weinberg. Weinberg, que foi o primeiro a chegar a Oak Ridge em maio de 1945, tornou-se chefe da Divisão de Física em 1946. Mas depois que a Comissão de Energia Atômica assumiu a responsabilidade pelas operações do laboratório do Projeto Manhattan no início de 1947, Wigner, sentindo inadequado para uma função gerencial no novo ambiente, deixou Oak Ridge no final do verão de 1947 e voltou para a Universidade de Princeton.

A administração dos Laboratórios Clinton passou da Monsanto para a Universidade de Chicago em maio de 1947, e depois para a Union Carbide em dezembro de 1947. O influente Comitê Consultivo Geral da Comissão de Energia Atômica, presidido por J. Robert Oppenheimer , recomendou que todo o trabalho em reatores fosse concentrada no Laboratório Nacional Argonne , o sucessor do Laboratório Metalúrgico, perto de Chicago. Também houve competição por pessoal e recursos do Laboratório Nacional de Brookhaven, próximo a Nova York. O moral estava baixo, e ninguém foi encontrado para assumir o cargo de Diretor de Pesquisa no laboratório, rebatizado de Oak Ridge National Laboratory (ORNL) em janeiro de 1948. Pelo menos seis pessoas recusaram o trabalho antes do diretor interino da Union Carbide, Nelson (Bunny) Rucker pediu a Weinberg para se tornar Diretor de Pesquisa em março de 1948.

Weinberg foi posteriormente nomeado diretor em 1955. Ele costumava sentar-se na primeira fila nas reuniões de informação da divisão do ORNL e fazia a primeira, muitas vezes muito penetrante, pergunta após cada palestra científica. Para jovens cientistas fazendo sua primeira apresentação, a experiência pode ser assustadora, mas também foi emocionante e estimulante. Quando questionado sobre como ele encontrava tempo para comparecer a todas as reuniões, Weinberg respondeu brincando: "Não tínhamos um DOE naquela época."

Desenvolvimento do reator

O projeto de Propulsão Nuclear de Aeronaves (ANP) foi o maior programa do ORNL, usando 25% do orçamento do ORNL. O objetivo militar do projeto da ANP era produzir uma aeronave movida a energia nuclear (um bombardeiro) para superar as limitações de alcance das aeronaves movidas a jato da época. O fato de o projeto ter poucas chances de sucesso não foi esquecido, mas gerou empregos e permitiu que o ORNL permanecesse no negócio de desenvolvimento de reatores. ORNL construiu e operou com sucesso um protótipo de uma usina de reator de aeronave, criando o primeiro reator do mundo alimentado com sal fundido e resfriado, chamado Aircraft Reactor Experiment (ARE) em 1954, que estabeleceu uma alta temperatura recorde de operação de 1.600 ° F (870 ° C). Devido ao perigo de radiação imposto à tripulação e às pessoas no solo em caso de acidente, novos desenvolvimentos na tecnologia de mísseis balísticos , reabastecimento aéreo e bombardeiros a jato de longo alcance, o presidente Kennedy cancelou o programa em junho de 1961.

Weinberg teve o Reactor de Teste de Materiais convertido em um mock-up de um reator real chamado Reator de Teste de Baixa Intensidade (LITR) ou "Pilha do Pobre Homem". Os experimentos no LITR levaram ao projeto de reatores de água pressurizada (PWRs) e reatores de água fervente (BWRs), que desde então se tornaram os tipos de reatores dominantes em usinas nucleares comerciais . Weinberg foi atraído pela simplicidade e características de autocontrole dos reatores nucleares que usavam combustíveis fluidos, como o reator aquoso homogêneo proposto por Harold Urey e Eugene Wigner . Portanto, para apoiar o projeto da Aeronave Nuclear no final dos anos 1940, Weinberg pediu aos engenheiros de reator do ORNL para projetar um reator usando líquido em vez de combustível sólido.

Este experimento de reator homogêneo (HRE) foi carinhosamente apelidado de "reator 3P de Alvin" porque exigia uma panela, um cano e uma bomba. O HRE entrou em operação em 1950 e, na festa de criticidade , Weinberg trouxe os espíritos apropriados: "Quando as pilhas ficam críticas em Chicago, comemoramos com vinho. Quando as pilhas ficam críticas no Tennessee, comemoramos com Jack Daniel's ." O HRE operou 105 dias antes de ser encerrado. Apesar de seus vazamentos e corrosão, informações valiosas foram obtidas de sua operação e provou ser um reator simples e seguro de controlar. Durante o tempo em que o HRE estava online, os senadores John F. Kennedy e Albert Gore, Sr. visitaram o ORNL e foram hospedados por Weinberg.

Reatores de sal fundido

Weinberg observando "6.000 horas de potência total!" da operação do MSRE em 1967.

Sob Weinberg, o ORNL mudou seu foco para uma versão civil do reator de sal fundido (MSR) à prova de derretimento, longe da ideia "idiota" dos militares de aeronaves movidas a energia nuclear. O Experimento de Reator de Sal Fundido (MSRE) estabeleceu um recorde de operação contínua e foi o primeiro a usar tório enriquecido com urânio-233 como combustível. Ele também usou plutônio-239 e o urânio-235 padrão, de ocorrência natural . O MSR era conhecido como o "reator químico" porque foi proposto principalmente por químicos (Ray Briant e Ed Bettis (um engenheiro) do ORNL e Vince Calkins da NEPA), e porque usava uma solução química de sais fundidos contendo os actinídeos (urânio, tório e / ou plutônio) em um sal carreador, mais frequentemente composto de berílio (BeF 2 ) e lítio (LiF) (isotopicamente empobrecido em Lítio-6 para evitar captura excessiva de nêutrons ou produção de trítio) - FLiBe . O MSR também proporcionou a oportunidade de mudar a química do sal fundido enquanto o reator estava operando para remover produtos de fissão e adicionar novo combustível ou alterar o combustível, tudo isso é chamado de "processamento online".

Estudos biológicos e ambientais

Sob o mandato de Weinberg como diretor, a Divisão de Biologia do ORNL cresceu para cinco vezes o tamanho da segunda maior divisão. Essa divisão foi encarregada de entender como a radiação ionizante interage com os seres vivos e tentar encontrar maneiras de ajudá-los a sobreviver aos danos da radiação, como transplantes de medula óssea . Na década de 1960, Weinberg também buscou novas missões para o ORNL, como o uso de energia nuclear para dessalinizar a água do mar. Ele recrutou Philip Hammond do Laboratório Nacional de Los Alamos para promover essa missão e em 1970 iniciou o primeiro grande projeto ecológico nos Estados Unidos: a National Science Foundation  - Programa de Pesquisa Aplicada às Necessidades Ambientais Nacionais.

Liderança

Weinberg fala com o senador John F. Kennedy em Oak Ridge em 1959

Em 1958, Weinberg foi co-autor do primeiro livro-texto sobre reatores nucleares, The Physical Theory of Neutron Chain Reactors , com Wigner. No ano seguinte, 1959, foi eleito presidente da American Nuclear Society e, em 1960, começou a servir no Comitê Consultivo de Ciências do Presidente sob os governos Eisenhower e Kennedy . Começando em 1945 com a patente nº 2.736.696, Weinberg, geralmente com Wigner, entrou com várias patentes sobre a tecnologia de reator de água leve (LWR) que forneceu os reatores nucleares primários dos Estados Unidos. Os principais tipos de LWR são os reatores a água pressurizada (PWRs) e os reatores a água fervente (BWRs), que atuam na propulsão naval e na energia nuclear comercial. Em 1965, foi nomeado vice-presidente da Divisão Nuclear da Union Carbide.

Em um artigo de 1971, Weinberg usou pela primeira vez o termo " barganha faustiana " para descrever a energia nuclear:

Nós, o povo nuclear, fizemos uma barganha faustiana com a sociedade. Por um lado, oferecemos - no queimador nuclear catalítico (ou seja, o criador) - uma fonte inesgotável de energia. Mesmo no curto alcance, quando usamos reatores comuns, oferecemos energia mais barata do que a energia de combustível fóssil. Além disso, essa fonte de energia, quando adequadamente manuseada, é quase não poluente. Considerando que os queimadores de combustível fóssil emitem óxidos de carbono, nitrogênio e enxofre ... não há razão intrínseca para que os sistemas nucleares devam emitir qualquer poluente, exceto calor e traços de radioatividade. Mas o preço que exigimos da sociedade por essa fonte mágica é tanto a vigilância quanto a longevidade de nossas instituições sociais às quais não estamos acostumados.

Weinberg foi demitido do ORNL pela administração Nixon em 1973 após 18 anos como diretor do laboratório, porque ele continuou a defender o aumento da segurança nuclear e reatores de sal fundido (MSRs), em vez do reator de criação rápida de metal líquido (LMFBR) escolhido pela administração. O Diretor da Divisão de Reatores da AEC, Milton Shaw, foi nomeado para desenvolver. O disparo de Weinberg interrompeu efetivamente o desenvolvimento do MSR, já que era virtualmente desconhecido por outros laboratórios nucleares e especialistas. Houve um breve renascimento da pesquisa MSR no ORNL como parte dos interesses de não proliferação da administração Carter , culminando em ORNL-TM-7207, "Características do projeto conceitual de um reator desnaturado de sal fundido com abastecimento de uma só vez", por Engel, et al. , que ainda é considerado por muitos como o "projeto de referência" para reatores comerciais de sal fundido.

Depois de Oak Ridge

Washington e ORAU

Weinberg foi nomeado diretor do Escritório de Pesquisa e Desenvolvimento de Energia em Washington, DC, em 1974. No ano seguinte, ele fundou e se tornou o primeiro diretor do Instituto de Análise de Energia em Oak Ridge Associated Universities (ORAU). Este instituto se concentrou na avaliação de alternativas para atender às necessidades futuras de energia. De 1976 a 1984, o Institute for Energy Analysis foi um centro de estudo de diversas questões relacionadas ao dióxido de carbono e ao aquecimento global . Ele trabalhou na ORAU até se aposentar para se tornar um membro distinto da ORAU em 1985.

Em 1972, Weinberg publicou um artigo marcante no Minerva intitulado Science and Trans-science , no qual ele enfocou a interface entre ciência e questões políticas, especialmente decisões de política governamental:

Muitas das questões que surgem no curso da interação entre ciência ou tecnologia e sociedade - por exemplo, os efeitos colaterais deletérios da tecnologia, ou as tentativas de lidar com problemas sociais através dos procedimentos da ciência - dependem das respostas a perguntas que podem ser perguntado à ciência e, no entanto, não pode ser respondido pela ciência. Proponho o termo trans-científico para essas questões, uma vez que, embora sejam, epistemologicamente falando, questões de fato e possam ser formuladas na linguagem da ciência, elas não podem ser respondidas pela ciência; eles transcendem a ciência. Na medida em que a política pública envolve questões transcientíficas em vez de científicas, o papel do cientista em contribuir para a promulgação de tal política deve ser diferente de seu papel quando as questões podem ser respondidas de forma inequívoca pela ciência.

Em junho de 1977, Weinberg testemunhou em uma audiência no Congresso do Subcomitê da Câmara sobre o Meio Ambiente e a Atmosfera sobre o impacto do aumento das emissões de dióxido de carbono nas temperaturas médias globais. Ele afirmou que uma duplicação das emissões globais de dióxido de carbono até 2025, o que alguns cientistas previram que ocorreria, levaria a um aumento de dois graus Celsius na temperatura média global.

Aposentadoria

Weinberg permaneceu ativo na aposentadoria. Em 1992, ele foi nomeado presidente do International Friendship Bell Committee , que organizou a instalação de um sino japonês em Oak Ridge. Ele também pediu o fortalecimento da Agência Internacional de Energia Atômica e dos sistemas de defesa contra armas nucleares . Sua primeira esposa, Margaret, morreu em 1969. Mais tarde, ele se casou com uma corretora de valores, Genevieve DePersio, que morreu em 2004. Seu filho David morreu em 2003. Weinberg morreu em sua casa em Oak Ridge em 18 de outubro de 2006. Ele deixou seu outro filho, Richard, e sua irmã Fay Goleman.

Legado

A Fundação Alvin Weinberg leva o nome dele.

Prêmios

Livros

  • The Physical Theory of Neutron Chain Reactors , Alvin M. Weinberg & Eugene P. Wigner, University of Chicago Press, 1958.
  • Reflections on Big Science , Cambridge: MIT Press, 1967.
  • A Segunda Era Nuclear: Um Novo Começo para a Energia Nuclear , Alvin M. Weinberg; Russ Manning, editor; Nova York: Praeger, 1985; ISBN  0-030-04144-9 .
  • Continuando o Diálogo Nuclear: Ensaios Selecionados , Alvin M. Weinberg; selecionado e com comentários introdutórios por Russell M. Ball; La Grange Park, Illinois: American Nuclear Society, 1985; ISBN  0-8944-8552-0 .
  • Strategic Defenses and Arms Control , Editado por Alvin M. Weinberg, Jack N. Barkenbus. Nova York: Paragon House, 1988; ISBN  0-887-02218-9 .
  • Stability and Strategic Defenses , Editado por Jack N. Barkenbus e Alvin M. Weinberg, Washington, DC: Washington Institute Press, 1989; ISBN  0-887-02046-1 .
  • Reações nucleares: Ciência e Trans-ciência , American Institute of Physics, 1992; ISBN  0-88318-861-9 .
  • The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer , Nova York: AIP Press, 1994. ISBN  1-56396-358-2 . Autobiografia de Weinberg, cobrindo o período do início dos anos 1940 ao início dos anos 1990.

Notas

Referências

links externos