石墨反應(yīng)堆概述

石墨反應(yīng)堆，是核裂變反應(yīng)堆中的一種，也是最常用、最早使用的一種。石墨具有良好的中子減速性能，最早作為減速劑用于原子反應(yīng)堆中，鈾一石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當具有高熔點、穩(wěn)定、耐腐蝕的性能。

1942年12月2日，費米的研究組人員全體集合在美國芝加哥大學(xué)足球場的一個巨大石墨型反應(yīng)堆前面。這時由費米發(fā)出信號，緊接著從那座埋沒在石墨之間的7噸鈾燃料構(gòu)成的巨大反應(yīng)堆里，控制棒緩慢地被拔了出來，隨著計數(shù)器發(fā)出了咔嚓咔嚓的響聲，到控制棒上升到一定程度，計數(shù)器的聲音響成了一片，這說明連鎖反應(yīng)開始了，這是人類第一次釋放并控制了原子能的時刻。

石墨反應(yīng)堆其它方面與其他核電站原理一樣，只是減速劑不同，其中石墨、重水是公認的最好的減速劑，因為此兩種反應(yīng)堆的效率較高，作為原子反應(yīng)堆用的石墨純度要求很高，雜質(zhì)含量不應(yīng)超過幾十個PPm ( PPm 為百萬分之一）。

1939年 發(fā)現(xiàn)核裂變

1942年 橡樹嶺被選為二戰(zhàn)曼哈頓計劃的場地

1943年 世界上第一臺連續(xù)運轉(zhuǎn)造價1200萬美元的石墨反應(yīng)堆經(jīng)過9個月的建造達到臨界

1944年 石墨反應(yīng)堆生產(chǎn)出钚，為生產(chǎn)結(jié)束二戰(zhàn)的原子彈所需钚的Hanford反應(yīng)堆做好準備

1945年 在石墨反應(yīng)堆上發(fā)現(xiàn)元素61(钷);在反應(yīng)堆上首次開展中子散射研究(實驗者為Ernie Wollan和Cliff Shull(右圖); 后者因在石墨反應(yīng)堆上所做的開拓性工作榮獲1994年諾貝爾物理獎)

1946年 首次將反應(yīng)堆生產(chǎn)的放射性同位素送到癌癥醫(yī)院;提出壓水反應(yīng)堆的設(shè)想 (后用于核電和潛水推力);設(shè)計出放射探測器和劑量儀

1947年 老鼠用來研究輻射對哺乳動物的遺傳影響;原子委員會成立

1948年 設(shè)計用于研究反應(yīng)堆的燃料成分;材料實驗反應(yīng)堆在ORNL設(shè)計，建在愛達荷州

1949年 在ORNL開發(fā)出普雷克斯過程，后來在世界范圍內(nèi)成為從用過的反應(yīng)堆燃料中回收鈾和钚的方法

1950年 橡樹嶺反應(yīng)堆技術(shù)學(xué)校成立;低流強測試反應(yīng)堆首次運行

1951年 整體屏蔽反應(yīng)堆開始運行;測量中子半壽命;安裝5 MW靜電加速器

1952年 建造ORNL第一臺重離子回旋加速器;根據(jù)對被輻照老鼠胚胎的研究，ORNL告戒不要對可能懷孕的婦女進行X光檢查;均勻反應(yīng)堆實驗首次運行

1953年 在ORNL安裝當時世界上功率最大的橡樹嶺自動計算機和邏輯機;ORNL為軍隊在遙遠場地使用所設(shè)計的可移動反應(yīng)堆

1954年 ORNL生態(tài)計劃開始;測試ORNL實驗飛機反應(yīng)堆;塔式屏蔽設(shè)施首次運行，為倒運的核飛機計劃提供數(shù)據(jù)和利用兩種不同反應(yīng)物對撞分子束流首次詳細研究化學(xué)反應(yīng)

1955年 在聯(lián)合國和平利用原子大會上ORNL小的"游泳池"式反應(yīng)堆展示給艾森豪威爾總統(tǒng);Alvin Weinberg 被任命為ORNL所長，在此職位歷時18年

1956年 核糖核酸(RNA)被發(fā)現(xiàn);展示首例骨髓移植。國家科學(xué)院委員會根據(jù)ORNL老鼠數(shù)據(jù)就輻射對人類遺傳效應(yīng)進行預(yù)測

1957年 在ORNL領(lǐng)導(dǎo)的影響下，對可允許的醫(yī)用輻射水平和工作地點的放射性核素作出決定;ORNL第一臺聚變研究裝置建成

1958年 橡樹嶺研究反應(yīng)堆開始運行;美國首次尋找高水平核廢料儲存地的努力由ORNL開始

1959年 發(fā)現(xiàn)老鼠的雄性取決于Y染色體的存在;ORNL研究人員對用于美國第一臺核動力民用船只的掩映隊屏蔽進行了鑒定

1960年 制作出用作個人輻射監(jiān)視器的袖珍嘯聲器;測量化學(xué)制品對老鼠的遺傳影響的實驗計劃啟動

1961年 開始開發(fā)放射性同位素加熱源，為空間衛(wèi)星提供動力;在ORNL反應(yīng)堆上開發(fā)出嬗變攙雜法;后用于制造電子學(xué)部件

1962年 開展輻射防護物理研究;研究反應(yīng)堆竣工;借助計算機模擬發(fā)現(xiàn)離子溝道效應(yīng);軍民研究計劃啟動;木實驗臺用放射性同位素銫-137作標記;分析表明核武器實驗產(chǎn)生的放射性微粒具有危害性

1963年 輻射屏蔽信息中心成立;橡樹嶺等時性回旋加速器首次運行

1964年 成為第一個雇傭社會科學(xué)家(開始時進行軍民研究)的國家實驗室;在聯(lián)合國大會上介紹ORNL核脫鹽概念

1965年 高通亮同位素反應(yīng)堆(HFIR)和熔鹽反應(yīng)堆運行(MSR)

1966年 石墨反應(yīng)堆被命名為國家歷史性里程碑;開發(fā)出評價核臨界安全的KENO蒙特卡洛代碼

1967年 Walker Branch Watershed研究設(shè)施對生態(tài)系統(tǒng)研究開放;ORNL被選為領(lǐng)導(dǎo)國際生物計劃下美國的生態(tài)系統(tǒng)研究;在ORNL高速離心機中分離出病毒;開發(fā)出評估輻射屏蔽保護能力的模擬代碼

1968年 使用鈾233，第二個熔鹽反應(yīng)堆運行(這是第一臺使用這種燃料的反應(yīng)堆);發(fā)明醫(yī)療診斷用的快速離心分析儀;用ORNL開發(fā)的區(qū)域離心機產(chǎn)生出超純疫苗;設(shè)計出能更好抗中子誘導(dǎo)膨脹的不銹鋼合金

1969年 利用新的橡樹嶺電子直線加速器首次進行了中子截面測量;ORNL成為與遙感結(jié)合在一起的地理信息系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者;設(shè)計出Apollo 11月亮巖石收集器

1970年 提出SCALE標準，幫助確保用過核燃料的安全儲存和運輸;ORNL第一臺用于等離子體物理實驗的托卡馬克聚變研究裝置運行

1971年 水生態(tài)實驗室成立;獲得環(huán)境影響說明所需的魚最喜歡水溫的數(shù)據(jù);在加速器研究中確定了變形的鈾234原子核的可能形狀

1972年 能量守恒研究計劃啟動;老鼠胚胎冷凍、解凍和移植到母性老鼠中，生出健康的幼鼠;在生物反應(yīng)堆中，發(fā)現(xiàn)花園土壤的細菌去掉來自工業(yè)廢水的硝酸鹽和稀有金屬;發(fā)現(xiàn)四極磁鐵大共振;廣泛研究出現(xiàn)這些原子核大振蕩的模式

1973年 對月球巖石的組成進行分析;制作出超聲波魚標記，用來測量和傳送魚最喜歡的水溫

1974年 Herman Postma被任命為ORNL所長，歷時14年;開發(fā)出鉻鉬鋼;在世界范圍內(nèi)，用于電力事業(yè)鍋爐和煉油鍋爐

1975年 開發(fā)出生態(tài)系統(tǒng)的計算機模型，使ORNL成為系統(tǒng)生態(tài)學(xué)方面的領(lǐng)先者;開發(fā)出將核燃料密封在空間探測器用的結(jié)實銥合金

1976年 試驗性的ANFLOW生物反應(yīng)堆安裝在橡樹嶺市污水處理廠;改進從煤生產(chǎn)液態(tài)和氣體燃料并確定它們生物效應(yīng)的計劃啟動

1978年 吉米.卡特總統(tǒng)訪問ORNL;開發(fā)出為裂變能源研究設(shè)備添加燃料的芯塊注入法，在世界范圍內(nèi)被廣泛采用

1979年 ORNL的中性注入器幫助普林斯頓等離子體物理實驗室使聚變等離子體溫度創(chuàng)造記錄;ORNL幫助核控制委員會確定三里島核電廠事故的起因和后果;發(fā)現(xiàn)乙亞硝基脲是誘發(fā)老鼠變異最有效的化學(xué)制品;在研究老鼠中，發(fā)現(xiàn)食品防腐劑中的亞硝酸鹽與食品和藥物胺發(fā)生反應(yīng)，形成引起癌癥的硝基胺

1980年 Holifield重離子研究裝置(HHIRF)作為核物理用戶裝置對外開放;國家小角度散射研究中心開放后，HHIRF成為用戶設(shè)施;國家環(huán)境研究園(12400英畝) 開放;發(fā)現(xiàn)新的離子注入技術(shù)能改進物質(zhì)表面的性能;ORNL用氮離子注入鈦合金后，制造出壽命更長的人造關(guān)節(jié);建立計算機模型，預(yù)測電站對哈得孫河魚的影響;ORNL研究人員啟動遙控技術(shù)研究，成為世界上制造承擔危險任務(wù)機器人的領(lǐng)先者

1981年 開發(fā)出晶須韌化、抗斷裂陶瓷，用于工廠的切削工具

1982年 為提高冷凍機和加熱泵的效率，制定了標準，擬訂了設(shè)計;制定了絕緣標準，后被聯(lián)邦政府部門采用;開發(fā)出改進的鎳鋁化物合金，用于鋼材和汽車部件的商業(yè)化生產(chǎn);在大線圈測試設(shè)備上由聚變能研究人員對超導(dǎo)磁鐵成功地進行了測試;二氧化碳信息分析中心成立，該中心是世界上有名的全球變化數(shù)據(jù)存儲中心

1984年 利用菠菜和藻類中的光和作用，開始進行從水產(chǎn)生含有巨大能量氫的實驗

1985年 開發(fā)出用碘123示蹤的脂肪酸，用于醫(yī)療掃描診斷心臟病;田那西大學(xué)和橡樹嶺國家實驗室建立科學(xué)聯(lián)盟;開發(fā)出膠鑄，現(xiàn)商業(yè)上用于形成微渦論的陶瓷部件

1986年 ORNL確定切諾爾貝力核電站事故何時發(fā)生和為什么釋放出那么多的放射

1987年 高溫材料實驗室作為用戶裝置對謀求制造能效高發(fā)動機的工業(yè)界研究人員開放;激光器用來制造高溫超導(dǎo)材料;鑒于能源部對實驗室反應(yīng)堆安全管理的擔憂，ORNL所有反應(yīng)堆關(guān)閉

1988年 為開展聚變能源研究，利用仿星器，啟動先進環(huán)形裝置;Alvin Trivelpiece被任命為ORNL所長，歷時12年

1989年 為核控制委員會重新頒發(fā)核電廠運行許可證，提供了"一般環(huán)境影響報告"第一草案

1990年 ORNL的酸雨研究導(dǎo)致控制工業(yè)上的硫和氧化氮的排放 ;原子序數(shù)對比電子顯微鏡看到一列一列的原子;計算機代碼幫助部隊更好地在戰(zhàn)場部署兵力和裝備;確認中子內(nèi)存在夸克

1991年 在HHFIR上進行的中子活化分析否定了美國一位總統(tǒng)死于砷中毒的說法;寫出軟件，通過將到處分散的PC機連起來的辦法解決問題

1992年 喬治.布什總統(tǒng)參觀ORNL;發(fā)明錸188同位素產(chǎn)生器，在世界范圍內(nèi)治療癌癥和心臟病患者;發(fā)明薄膜微型鋰電池;發(fā)現(xiàn)和克隆老鼠刺豚鼠基因;發(fā)現(xiàn)變異基因引起肥胖癥、糖尿病和癌癥;開發(fā)出圖形輸入語言(GRAIL)，用于在計算機上識別DNA序列中的基因

1993年 發(fā)明光學(xué)活組織切片檢查技術(shù)，不動手術(shù)就能發(fā)現(xiàn)食道中的癌癥腫瘤;UT-ORNL名列前500臺超級計算機

1994年 發(fā)明"芯片實驗室"，現(xiàn)商業(yè)上用于蛋白質(zhì)分析和毒品發(fā)現(xiàn)實驗;發(fā)明質(zhì)譜測定技術(shù)，用于探測污染物、爆炸物和蛋白質(zhì);開發(fā)出ALLIANCE軟件，使一組一組的機器人配合工作;為在新的并行超級計算機上運行未來氣候模型準備了代碼

1995年 啟動當時世界上最快的超級計算機Intel Paragon XP/S 150;發(fā)明了制造高溫超導(dǎo)線的RABiTSTM方法;開發(fā)出超級計算機數(shù)據(jù)存儲和檢索超高速系統(tǒng);ORNL的DNA蛋白質(zhì)晶體搭載哥倫比亞號宇宙航天飛機在宇宙中生長;為海軍開發(fā)出探測過往潛水艇的信號分析系統(tǒng)

1996年 修改了大眾冷凍機模型，將能耗降低一半;發(fā)現(xiàn)石墨泡沫導(dǎo)熱異乎尋常的好;設(shè)計出心跳探測器，發(fā)現(xiàn)藏在車內(nèi)的恐怖分子和罪犯;可查找的電子簿式視窗幫助合作者通過國際網(wǎng)絡(luò)運行實驗

1997年 開發(fā)出檢驗俄羅斯武器等級的鈾轉(zhuǎn)換為反應(yīng)堆等級燃料的設(shè)備;初步設(shè)計質(zhì)譜儀，幫助海軍發(fā)現(xiàn)生化威脅;第一次被批準公布在遺傳上設(shè)計的微生物制造出增強受損錄象帶信號的VITALE，幫助警察解決犯罪問題;世界上最大的集水區(qū)實驗說明干旱和大雨對森林的影響;首次被批準公布經(jīng)過遺傳工程處理得到的微生物

1998年 發(fā)明MicroCAT掃描儀;繪制出變異老鼠內(nèi)部變化圖;戶外FACE實驗表明膠皮糖香樹在濃化CO2大氣中長得更快;ORNL的技術(shù)幫助半導(dǎo)體公司發(fā)現(xiàn)引起計算機芯片中缺陷的問題

1999年 副總統(tǒng)戈爾在散裂中子源破土動工儀式上講話;發(fā)明迅速探測人體疾病的多功能生物芯片;開展合金研究導(dǎo)致造紙廠的鍋爐更新改進或新的鍋爐，使其更加安全

2000年 Bill Madia 被任命為ORNL所長;兩臺新的超級計算機投入運行;ORNL在國際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測競爭中，位于前100名的第四名;田那西大學(xué)-橡樹嶺國家實驗室開放國家運輸研究中心;開發(fā)出節(jié)能加熱泵水加熱器;ORNL幫助將3個人類染色體排序;聚變能理論學(xué)家開始設(shè)計準-磁場極向仿星器

2001年 HHFIR在更換锫反射器和增加研究建筑后重新運行;為半導(dǎo)體公司設(shè)計出檢查三維缺陷直接到數(shù)字的全息照相術(shù);GRAIL用于《科學(xué)》和《自然》關(guān)于人類基因組排序方面具有里程碑性的論文;能源部部長 Spencer Abraham訪問ORNL，將DOE的土地轉(zhuǎn)給ORNL用于新的建設(shè);與工業(yè)伙伴開發(fā)出超導(dǎo)變壓器和高溫超導(dǎo)電纜

2002年 ORNL-Cray伙伴最快的超級計算機目標;UT-ORNL計算機科學(xué)聯(lián)合研究所破土動工;3億美元現(xiàn)代化計劃開始動工興建;能源部批準在ORNL建立那米階段材料科學(xué)中心;人類生活家園櫥窗中展示的ORNL能源技術(shù);錒-225從ORNL運到醫(yī)院治療白血病

2003年8月1日起，Jeff Wadsworth擔任橡樹嶺國家實驗室所長

2003年 私人資助的設(shè)施:在能源部立契約轉(zhuǎn)讓的土地上建造300，000平方英尺的設(shè)施中，將有最先進的能源和計算科學(xué)實驗室。