Alvin M. Weinberg
Oak Ridge Egyetem

Wigner Jenővel először 1942 telén találkoztam. Ebben az időben ingázott princetoni otthona és a Chicagói Egyetem között, ahová a Manhattan-terv plutóniummal kapcsolatos munkálatait összpontosították. Innen kezdve szoros volt a kapcsolatunk, együtt írtuk a "Neutron-láncreaktorok Fizikai Elmélete" című könyvet. Szeretnék megemlékezni arról is, hogy Wigner Jenő nem csak kiváló elméleti fizikus volt, de ő alapozta meg a nukleárismérnöki munka gyakorlatát is: részletekre kiterjedően megtervezte a Hanfordban plutónium-239 előállítására épített, első nagyteljesítményű (250 MW) atomreaktort.

Amikor a maghasadást 193g végén felfedezték, Wigner Jenő már felkészült ennek szellemi befogadására. Társkidolgozója volt az atommagban végbemenő neutronrezonanciát leíró Breit-Wigner-formulának, és Szilárd Leó barátjával együtt már 1934 óta gondolkozott a magenergia felszabadításának lehetőségén. Szilárd feltételezte, hogy lehetséges a neutronokkal végrehajtott láncreakció, ennek elvét Szilárd szabadalmaztatta is a Brit Admiralitásnál. Wigner Jenőt megragadta Szilárd ötlete, és - ahogy visszaemlékezéseiben leírja - azon gondolkodott, hogy a nukleáris láncreakció nincs-e ellentétben valamilyen alapvető természeti törvénnyel, amilyen például az energiamegmaradás elve. Már 193ú-ban rájött, hogy nincs ilyen ellentét, és a Wisconsini Egyetem "Gamma Alfa Társasága" előtt, ugyanebben az évben tartott előadásán kifejtette, hogy szerinte öt éven belül meg fogják valósítani a nukleáris energia felszabadítását. Hozzátette, hogy az öt évet nem tudja megindokolni, de bízik abban, hogy felfedezik a láncreakciót, amelyben energiát és neutronokat fognak termelni. Véleménye nagyban hozzájárult a nukleáris energiatermelés megvalósulásához.

A maghasadás Hahn és Strassmann által, 1938-ban történt felfedezése után Wigner és a magyar barátai, Szilárd, Teller és Neumann számára világossá vált, hogy atombombát lehet készíteni. Az európai-magyar környezetből származó Wigner és Szilárd számára nem volt nehéz felismerni, mi lesz, ha az atombomba a hitleri diktatúra kezébe jut, ezért nagyon határozottan kiálltak az atombomba amerikai kifejlesztése mellett.

A II. Világháború Wigner számára a gonosz hatalma elleni harcot jelentette, megértette, hogy az fog a világon uralkodni, aki először készíti el a bombát. 1939 elején kollégáival, Szilárddal és Tellerrel azon voltak, hogy az amerikai kormányt rávegyék az atombomba-terv kidolgozására. Wigner javaslatára Szilárd meggyőzte Einsteint, hogy írjon levelet Roosevelt elnöknek, ebben vázolja a maghasadás felfedezésének esetleges szörnyű következményeit. Alexander Sachs, egy New-Yorkból származó bankár juttatta el a levelet Roosevelthez.

Az Einstein-féle levél 1939 augusztusában íródott. Egyes történészek, köztük MacGeorge Bundy azt állítják, hogy bizonyos bürokratikus akadályok következtében az Einstein-levél lassította a programot, de én ezt nem hiszem, mivel miután Roosevelt megkapta a levelet, a kormány azonnal kiutalt 6000 dollárt a Columbia Egyetemnek, ahol Enrico Fermi természetes urán és tiszta grafit keverékének felhasználásával a neutron-láncreakció megvalósításán dolgozott.

Wigner egyetlen bizottságnak sem volt tagja, mégis röviddel ezután elkezdte a neutron-láncreakció elméletének kidolgozását. Sok szempontból párhuzamos kutatást folytattak: Wigner és Enrico Fermi a Columbia Egyetemen, Carl Eckert a Chicagói Egyetemen, Jim Fisk és Bill Shockley a Bell Laboratóriumban, valamint Németországban Heisenberg, Weizsücker és mások. A neutron-láncreakció elméletének bizonyos részleteit már egészen korán, talán 1940-ben vagy 1941-ben megalkották. Több csoport, így a Wigneré is, jó úton haladt az energiatermelő reaktor elméletének kidolgozásában, és már ebben az időben minden, az atomreaktorra vonatkozó fontos formula készen volt. 1942-től az atomreaktor munkálataival a Chicagói Egyetemet bízták meg Arthur Compton irányításával. Wigner 1942 és 1945 között három évet a Chicagói Egyetem Metallurgiai Laboratóriumának nevezett részlegében azzal töltötte, amit ma "nukleáris-mérnöki munkának" nevezünk.

Wigner kémiai doktorátusát a berlini műegyetemen szerezte, majd apja bőrgyárában dolgozott, mint vegyészmérnök. Sokan, akik őt fizikusként ismerik, meglepődnek ezen, de Wigner nagyon komoly mérnöki munkát végzett az első nagyteljesítményű hanfordi reaktor megtervezésénél.

Az Arthur Compton irányítása alatt müködő Metallurgiai Laboratóriumban gyűjtötték össze az Egyesült Államoknak azon kutatócsoportjait, amelyek az uránreaktor és az uránbomba problémáin dolgoztak. Ennek a munkának vezetője Enrico Fermi volt, aki Szilárd Leóval közösen, már 1940-ben - de az is lehet, hogy 1939-ben - javasolta, hogy moderátornak grafitot alkalmazzanak. A fő célkitűzés ekkor már nem a grafitmoderátoros reaktor létrehozása volt, hanem olyan nagyléptékű láncreakció megvalósítása, amellyel elegendő plutóniumot termelnek a háború kimenetelének eldöntéséhez. 1942-ben, amikor a Metallurgiai Laboratóriumot létrehozták, hűtőközegként héliumra gondoltak, mivel az nem nyeli el a neutronokat. Akkor még nem tudták biztosan, hogy a sokszorozási tényező egy kicsivel kisebb vagy nagyobb lesz egynél. Jelentős mérnöki munkát igényelt a nagyméretű héliumhűtésű, grafitmoderátoros, természetes urán fűtőanyaggal működő reaktor tervezése.

A vegyészmérnök Wigner ellenezte a hélium hűtőanyagként való alkalmazását. Azzal érvelt, hogy héliummal igen magas lesz az üzemi hőmérséklet, ami jelentős anyagszerkezeti problémákat okozhat. A nehézségeket nem tartotta megoldhatatlannak, de tudta, hogy a 400-500 °C-on üzemelő reaktorhoz megfelelő anyag megtalálása igen hosszú időt vesz igénybe. A magas hőmérsékletű hélium helyett hűtőközegnek a közönséges vizet ajánlotta. Nagyon merész lépés volt ez részéről, mert ebben az időben még nem voltak biztosak abban, hogy valóban bekövetkezik-e a láncreakció. Annak ellenére bízott Fermi (kísérleteire alapozott) számításaiban, tudta, hogy a víz a sokszorozási tényezőt körülbelül 3%-kal csökkenti. Kitartott javaslata mellett, mert meg volt győződve arról, hogy a reaktivitás megfelelő lesz egy szerény méretű reaktor működtetéséhez; amellett a vízhűtésű reaktort gyorsabban lehetett megépíteni, mint a héliumhűtésűt. Arthur Comptonnak tetszett Wigner ötlete, és megbízta egy 500000 kW-os vízhűtésű reaktor tervezésével, amely naponta 500 gramm plutóniumot termel csupán 200 tonna urán felhasználásával. Akkoriban szűkében voltak az uránnak, ezért az utóbbi adat lényeges volt. Azután, hogy Comptontól megtudta, hogy rendelkezésére áll 200 tonna urán, Wigner kész volt tervein bizonyos változtatásokat végrehajtani; kis csoportjával el is készítette a hanfordi reaktor tervét.

1942 szeptemberében a DuPont vállalat is belépett a programba, és Wignerhez hasonlóan ők is úgy látták, hogy hűtőközegnek a víz alkalmasabb a héliumnál. DuPont-ék elfogadták Wigner terveit, és Hanfordban megépítették az egyenként 250000 kW teljesítményű három reaktort (amelyeket eredetileg 500000 kW-ra terveztek).

Nézeteltérések voltak Wigner és a DuPont között az irányítás kérdésében. DuPont-ék úgy gondolták, hogy övék a felelősség, mert az adott program jóval nagyobb méretű, mint amilyennek Wigner eredetileg elgondolta. A cég képviselői eleinte kételkedtek Wigner mérnöki képességeiben, valószínűleg azért, mert nem tudták, hogy Wigner vegyészmérnöki minőségben két évig dolgozott apja bőrcserző gyárában. Döntőbb volt ennél talán az, hogy Wigner vízhűtéses reaktora eredetileg kicsiny berendezés lett volna, míg a megvalósítandó hatalmas üzem jóval több pénzügyi forrást igényelt, mint amennyi a Metallurgiai Laboratórium rendelkezésére állt.

A Hanford-reaktor 1944-es beindításának története közismert. Az indítás után könnyedén elérte a 30000 kW teljesítményt, de utána a láncreakció lassan leállt. Ezzel az egész Hanford-program léte bizonytalanná vált, úgy tűnt, valamilyen előre nem látott esemény következett be. Kiderült, hogy az egyik hasadási termék, a ¹³⁵Xe befogási keresztmetszete óriási: 2,5 millió barn, azaz minden ismert atommagénál nagyobb. A reaktor működése folyamán a ¹³⁵Xe felhalmozódik és mérgezi a reaktort. Szerencsére ennek felezési ideje 9 óra körül van, és 9-18 óra várakozás után a leállított reaktor regenerálódik. John Wheeler, Enrico Fermi és Dale Babcock örök érdeme, hogy a teljesítménygörbe változása alapján azonosították a "vétkes" xenonizotópot. 50 évig hangoztatták azt az érvelést, hogy "ha a kivitelezést Wigner eredeti terveire alapozták volna, elkerülhették volna a xenon problémát". Wigner reaktora henger alakban elhelyezett grafittömbökből állt, amelyben 1500 cső tartalmazta Compton 200 tonna uránját. A DuPont mérnökei javaslatára (az eredeti ötlet valószínűleg Fermié volt) a Wigner-féle elrendezés üres sarkaiban még 504 uránnal töltött csövet helyeztek el, ezzel megoldották a xenonproblémát. Wigner eredetileg kevesebb alumíniumot akart a fűtőelemekbe beépíteni, de elfogadta a mérnökök javaslatát, hogy 200 tonna helyett 250 tonna uránt használjanak. Még a tervben résztvevő szakemberek sem tudták, hogy Compton utasítására Wigner a reaktort 200 tonna uránra tervezte. Én véletlenül jelen voltam, amikor Compton ezt az utasítást kiadta, de az is igaz, hogy a DuPont-szakemberek változtatása kifizetődött, mert tervük alapján a Hanford-reaktor 250 MW teljesítménnyel jól működött.

A Hanford-reaktor beindulása után nem sok feladat maradt Wigner csoportja számára. Mással kezdtek foglalkozni, többek között maga Wigner 37, több reaktortípusra vonatkozó (nehézvízzel moderált reaktor, homogén-gyors reaktor, léghűtéses kísérleti reaktor, H₂O-val hűtött, dúsított ²³⁵U-nal működő kompakt reaktor) technikai szabadalmat nyújtott be; Wigner sziporkázott az ötleteivel.

A háború után a Tengerészetnél elhatározták, hogy atommeghajtású tengeralattjárókat fejlesztenek ki. Wigner közvetlenül nem vett részt a tervben, de tanácsadója volt az Argonne Laboratóriumnak, amely Nautilust tervezte. Wigner tanácsadóként dolgozott a nehézvizes Savannah reaktornál is, amelyik a hidrogénbomba kísérletekhez tríciumot termelt. Feltételezem, hogy a - Wigner és DuPont között a háború idején fennállt - nézeteltérések ellenére a DuPont-nál nagyra becsülték őt, mint zseniális fizikust és mérnököt. Wigner visszaemlékezéseiben kissé mentegeti őket, megjegyezve, hogy a DuPont Társaság félreértette az ő elgondolásait. Tévedett bizonyos mértékig, amikor úgy vélte, hogy a vállalat szándékosan igyekezett őt kihagyni a tervezésből, mert féltették a háború után elérhető hasznot mindenkitől, akinek betekintése van az atomenergia-termelésbe.

Az 1947-es évet Wigner az akkor Clinton Laboratóriumnak, később Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumnak nevezett intézetben töltötte. Címe szerint kutatási igazgató volt, de ténylegesen ő volt az intézet vezetője. Közreműködött az Anyagvizsgáló Reaktor (Materials Testing Reaktor, MTR) terveinek kidolgozásában is. Ennek hűtőközege és neutron-lassító közege is víz volt, a ²³⁵U fűtőanyagot pedig vékony, meghajlított lemezek alakjában helyezték bele. A hajlítás szintén Wigner ötlete volt, ugyanis egy görbült lemez kevésbé vetemedik, mint egy sík. Így született meg az eredeti nagyteljesítményű (40000 kW) vízhűtéses-moderátoros Anyagvizsgáló Reaktor. Ez a Nautilus tengeralattjáró reaktora prototípusának is tekinthető, amely ugyancsak vízhűtéses-moderátoros és lemezalakú ²³⁵U fűtőanyaggal működött. A fő különbség az volt, hogy az MTR kis nyomáson és szobahőmérsékleten, a Nautilus nagy nyomáson és magas hőmérsékleten üzemelt. Az MTR az első olyan berendezés volt, amely a vékony lemezeket vízhűtéssel és -moderálással kötötte össze.

Röviden vázolom Wigner pályáját azután, hogy bevégezte feladatát a Metallurgiai Laboratóriumban. Wigner szerette Oak Ridge Clinton Laboratóriumát, amely a MetLab testvérintézete volt. Szerette az atmoszféráját, a szép környezetet, az ott dolgozó fiatal embereket, és elhatározta, hogy azt központi reaktorlaboratóriummá fejleszti (Oak Ridge National Laboratory). 1947-ben ő volt az intézet kutatási igazgatója. Legfőbb feladatának tekintette az Oak Ridge Reaktortechnikai Iskola megalapítását, amelyben az iparból jött emberek tanultak. Egyik közismert hallgatója volt maga Rickover admirális - akkor még kapitány. Goromba ember volt (azt mondtuk róla, hogy a gorombaságot hatékony módszerré fejlesztette), ennek ellenére különösen nagy munkát végzett a Tengerészet nukleáris fejlesztése terén.

Wigner gondolatainak jelentős részét kötötte le az, amit ő a nukleáris energia hosszútávú tervének nevezett. Több, ismeretterjesztő természettudományos lapokban megjelent cikkében fejtette ki, hogy az atomenergia jövője főleg attól függ, hogy mennyi uránt tartalmaznak a rendelkezésre álló uránércek. Az Egyesült Államokban ebben az időben nagyon kevésre, néhány ezer tonnára becsülték azt az uránmennyiséget, amelyet még gazdaságosan lehet kivonni.

Ha ez igaz volna, akkor az uránra alapozott energiatermelés csak szalmaláng volt; ez a mennyiség egyetlen üzem termeléséhez sem lenne elég. És ekkor támadt egy új gondolatunk - a tenyésztés. Később sokan találgatták, hogy Ferminek, Szilárdnak, Wignernek vagy a francia csoportban von Halbannak tulajdonítható-e az ötlet. Wigner és Henry Soddak tervezett meg először minden részletében egy nátriummal hűtött tenyésztőreaktort, ők ketten szabadalmaztatták a folyékony fémmel hűtött reaktort is. Wigner azt is kifejtette, hogy ha több uránt találnak és főleg, ha megtalálják a módját a gyengébb ércek jó hatásfokkal történő feldolgozásának, akkor csökken a tenyésztőreaktor iránt mutatott érdeklődés. Korábban Richard Garvin és George Charpak jutott arra a következtetésre, hogy ha a tengerben rejlő sok milliárd tonna uránt gazdaságosan tudják kitermelni, akkor a tenyésztés tervét hosszú időre el lehet halasztani. A következő ötven évben még sokat fognak vitatkozni a tenyésztőreaktor hívei és azok, akik szerint "minek a tenyésztés, ha a gyenge érceket is fel tudjuk dolgozni".

Összes művei 5. kötetének szerkesztésekor írtam egy értékelést Wignerről, ennek idézésével fejezem be gondolataimat:

Ma, amikor ezeket a sorokat írom, a nukleáris programokra nehéz napok járnak. Igyekszünk mi is mulasztásainkat másokra hárítani, például a Nukleáris Ellenőrző Bizottságra, az atomenergia-ellenes mozgalomra, a médiára. Be kell vallanunk, hogy a mi ténykedésünk sem hiba nélküli, egyes műszaki döntéseinknél eljárhattunk volna körültekintőbben (például Csernobil esetében).

Remélem, hogy Wigner érdemeiről szóló jelen beszámolómnak az lesz a haszna, hogy az atomenergiával foglalkozó ifjabb nemzedék megérti, hogy Wigner egyike volt azoknak, akiknek ők is a vállán állnak; ő mutatta meg, hogyan kell a nukleáris műszaki és tudományos munkát a legmagasabb szinten művelni. Hogyan menthetjük ki az atomenergia ügyét a jelenlegi politikai zsákutcából? Nincs erre más mód, mint hogy szigorúan tartsuk magunkat ahhoz a magas technikai mércéhez, melyet Wigner állított fel.

______________________