Alvin Martin Weinberg ( / ˈ w aɪ n b ɜːr ɡ / ; 20 de abril de 1915 - 18 de octubre de 2006) fue un físico nuclear estadounidense que fue el administrador del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) durante y después del Proyecto Manhattan . Llegó a Oak Ridge, Tennessee , en 1945 y permaneció allí hasta su muerte en 2006. Fue el primero en utilizar el término " negocio fáustico " para describir la energía nuclear.
Graduado por la Universidad de Chicago , que le otorgó su doctorado en biofísica matemática en 1939, Weinberg se unió al Laboratorio Metalúrgico del Proyecto Manhattan en septiembre de 1941. Al año siguiente pasó a formar parte del Grupo Teórico de Eugene Wigner , cuya tarea era diseñar el reactores nucleares que convertirían el uranio en plutonio.
Weinberg reemplazó a Wigner como director de investigación en ORNL en 1948 y se convirtió en director del laboratorio en 1955. Bajo su dirección, trabajó en el programa de propulsión nuclear de aeronaves y fue pionero en muchos diseños de reactores innovadores, incluidos los reactores de agua a presión (PWR) y los reactores de ebullición. reactores de agua (BWR), que desde entonces se han convertido en los tipos de reactor dominantes en las centrales nucleares comerciales , y diseños de reactores acuosos homogéneos .
En 1960, Weinberg fue nombrado miembro del Comité Asesor Científico del Presidente durante la administración Eisenhower y luego sirvió en él durante la administración Kennedy . Después de dejar el ORNL en 1973, fue nombrado director de la Oficina de Investigación y Desarrollo Energético en Washington, DC, en 1974. Al año siguiente fundó y se convirtió en el primer director del Instituto de Análisis Energético de las Universidades Asociadas de Oak Ridge (ORAU). ).
Alvin Martin Weinberg nació el 20 de abril de 1915 en Chicago, Illinois, [1] hijo de Jacob Weinberg y Emma Levinson Weinberg, [2] dos emigrantes judíos rusos que se conocieron en 1905 a bordo del barco que los llevaba a los Estados Unidos. [1] Tenía una hermana mayor, Fay Goleman, que nació el 30 de noviembre de 1910. Más tarde se convirtió en profesora de sociología en la Universidad del Pacífico , [3] [4] y fue la madre de Daniel Goleman . Asistió a la escuela secundaria Theodore Roosevelt en Chicago. [5]
Weinberg ingresó a la Universidad de Chicago , de donde recibió su Licenciatura en Ciencias (BS) en física en 1935, y su Maestría en Ciencias (MS) en física al año siguiente. [6] Recibió su doctorado. de la Universidad de Chicago en biofísica matemática en 1939, escribiendo su tesis sobre Fundamentos matemáticos para una teoría de la periodicidad biofísica , [7] bajo la supervisión de Carl Eckart . [8] Weinberg se lamentó más tarde de que, al restringir su tesis a sistemas lineales , había pasado por alto interesantes sistemas no lineales por los que Ilya Prigogine recibió más tarde el Premio Nobel de Química . [9]
Mientras estaba en Chicago, Weinberg fue contratado por la familia de Margaret Despres, una estudiante de la Universidad de Chicago, para darle clases de matemáticas. [8] Se casaron el 14 de junio de 1940. [4] Tuvieron dos hijos, David Robert Weinberg y Richard J. Weinberg. [10] [11]
Weinberg impartió cursos en Wright Junior College . Solicitó y recibió una beca del Consejo Nacional de Investigación para estudiar con Kenneth S. Cole en la Universidad de Columbia , pero nunca la aceptó, ya que Cole vino a Chicago para trabajar en el Proyecto Manhattan como biólogo de radiación. Weinberg fue reclutado para trabajar en su Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago en septiembre de 1941 por Eckart y Samuel Allison , quienes necesitaban a alguien que trabajara en los cálculos de captura de neutrones de este último . [12]
A principios de 1942, Arthur Compton concentró los diversos equipos del Proyecto Manhattan que trabajaban con plutonio en la Universidad de Chicago. Esto atrajo a muchos científicos destacados, incluidos Herbert Anderson , Bernard Feld , Enrico Fermi , Leó Szilárd y Walter Zinn de Columbia, y Edward Creutz , Gilbert Plass , Eugene Wigner y John Wheeler de la Universidad de Princeton . Weinberg se convirtió en un protegido de Wigner. [13]
Wigner dirigió el grupo teórico del Laboratorio Metalúrgico que incluía a Alvin Weinberg, Katharine Way , Gale Young y Edward Creutz. La tarea del grupo era diseñar los reactores nucleares de producción que convertirían el uranio en plutonio. En aquel momento, los reactores sólo existían en el papel y ninguno de ellos había alcanzado aún un estado crítico. En julio de 1942, Wigner eligió un diseño conservador de 100 MW, con un moderador de neutrones de grafito y refrigeración por agua. [14] La elección del agua como refrigerante fue controvertida en su momento. Se sabía que el agua absorbía neutrones , reduciendo así la eficiencia del reactor, pero Wigner confiaba en que los cálculos de su grupo eran correctos y que el agua funcionaría, mientras que las dificultades técnicas que implicaba el uso de helio o metal líquido como refrigerantes retrasarían el proyecto. [15]
Después de que el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos se hizo cargo del Proyecto Manhattan, le dio la responsabilidad del diseño detallado y la construcción de los reactores a DuPont . Hubo fricciones entre la empresa y Wigner y su equipo. Las principales diferencias entre el diseño del reactor de Wigner y el de DuPont incluyeron el aumento del número de tubos de proceso de 1.500 en una disposición circular a 2.004 en una disposición cuadrada, y la reducción de la potencia de 500 MW a 250 MW. Al final resultó que, la decisión de diseño de DuPont de dotar al reactor de tubos adicionales resultó útil cuando el envenenamiento por neutrones se convirtió en un problema para el reactor B en el sitio de Hanford . Los tubos adicionales permitieron una mayor carga de combustible para superar el envenenamiento. Sin ellos, el reactor habría tenido que funcionar a baja potencia hasta que se hubieran quemado suficientes impurezas de boro en el grafito para permitirle alcanzar la máxima potencia, lo que habría retrasado el pleno funcionamiento hasta un año. [16] [17]
Cuando los reactores de Hanford entraron en funcionamiento, el Laboratorio Metalúrgico volvió a centrar su atención en los diseños teóricos. El descubrimiento de fisión espontánea en plutonio generado en reactores debido a la contaminación por plutonio-240 llevó a Wigner a proponer cambiar a la producción de uranio-233 a partir de torio , pero el desafío fue enfrentado por el Laboratorio de Los Álamos que desarrolló un diseño de arma nuclear de tipo implosión . [18] Wigner también estaba intrigado por la posibilidad de eliminar gran parte de las complejidades de un reactor al tener el uranio en solución o en suspensión en agua pesada . El Laboratorio Metalúrgico intentó encontrar una manera de hacerlo. [19]
Entre los diseños en competencia, Weinberg propuso el reactor de agua a presión , que finalmente se convirtió en el diseño más común. [20] Ésta fue sólo una de las muchas posibilidades discutidas por Weinberg y sus colegas en Chicago y Oak Ridge. Posteriormente escribió:
En estos primeros días exploramos todo tipo de reactores de potencia, comparando las ventajas y desventajas de cada tipo. El número de posibilidades era enorme, ya que hay muchas posibilidades para cada componente de un reactor: combustible, refrigerante, moderador. El material fisible puede ser 233 U, 235 U o 239 Pu; el refrigerante puede ser: agua, agua pesada, gas o metal líquido; el moderador puede ser: agua, agua pesada, berilio, grafito o, en un reactor de neutrones rápidos, ningún moderador. He calculado que, si se contaran todas las combinaciones de combustible, refrigerante y moderador, se podrían identificar alrededor de mil reactores distintos. Así, desde los comienzos de la energía nuclear, tuvimos que elegir qué posibilidades perseguir y cuáles ignorar. [21]
El éxito final del reactor de agua presurizada, escribió, se debió menos a las características superiores del agua, sino más bien a la decisión de alimentar el prototipo del reactor térmico submarino Mark I con una versión presurizada del reactor de prueba de materiales en Oak Ridge. . Una vez que se estableció el agua a presión, otras posibilidades se volvieron demasiado costosas, [22] pero Weinberg siguió interesado en otras posibilidades. Según Freeman Dyson , fue el único pionero nuclear que apoyó el amplio universo de diseños de reactores. [23]
En 1945, Wigner aceptó un puesto como director de investigación en los Laboratorios Clinton en Oak Ridge, Tennessee , que entonces contaba con una plantilla de unas 800 personas. Se llevó consigo a sus protegidos Gale Young , Katherine Way y Weinberg. Weinberg, que fue el primero en llegar a Oak Ridge en mayo de 1945, [24] se convirtió en jefe de la División de Física en 1946. [25] Pero después de que la Comisión de Energía Atómica asumiera la responsabilidad de las operaciones del laboratorio del Proyecto Manhattan al principio En 1947, Wigner, sintiéndose inadecuado para un puesto directivo en el nuevo entorno, abandonó Oak Ridge a finales del verano de 1947 y regresó a la Universidad de Princeton. [26]
La administración de los Laboratorios Clinton pasó de Monsanto a la Universidad de Chicago en mayo de 1947, y luego a Union Carbide en diciembre de 1947. [27] El influyente Comité Asesor General de la Comisión de Energía Atómica, presidido por J. Robert Oppenheimer , recomendó que todos los trabajos La investigación sobre los reactores se concentrará en el Laboratorio Nacional Argonne , sucesor del Laboratorio Metalúrgico, cerca de Chicago. También hubo competencia por personal y recursos por parte del recién creado Laboratorio Nacional Brookhaven, cerca de Nueva York. La moral estaba baja y no se pudo encontrar a nadie para asumir el puesto de director de investigación en el laboratorio, rebautizado como Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) en enero de 1948. Al menos seis personas rechazaron el puesto antes de que el director en funciones de Union Carbide, Nelson (Bunny) Rucker, le pidió a Weinberg que se convirtiera en Director de Investigación en marzo de 1948. [28] [29]
Posteriormente, Weinberg fue nombrado director en 1955. A menudo se sentaba en primera fila en las reuniones informativas de la división ORNL y hacía la primera pregunta, a menudo muy penetrante, después de cada charla científica. Para los jóvenes científicos que hacían su primera presentación, la experiencia podía resultar aterradora, pero también emocionante y estimulante. Cuando se le preguntó cómo encontraba el tiempo para asistir a todas las reuniones, Weinberg respondió en tono de broma: "No teníamos un DOE en aquellos días". [25]
El proyecto Aircraft Nuclear Propulsion (ANP) fue el programa más grande de ORNL y utilizó el 25% del presupuesto de ORNL. El objetivo militar del proyecto ANP era producir un avión de propulsión nuclear (un bombardero) para superar las limitaciones de alcance de los aviones de propulsión a reacción en ese momento. No se pasó por alto que el proyecto tenía pocas posibilidades de éxito, pero proporcionó empleo y permitió a ORNL permanecer en el negocio del desarrollo de reactores. ORNL construyó y operó con éxito un prototipo de una planta de energía de reactor de avión mediante la creación del primer reactor enfriado y alimentado con sal fundida del mundo llamado Experimento de reactor de avión (ARE) en 1954, que estableció una temperatura de operación récord de 1,600 °F (870 ° C). Debido al peligro de radiación que representaba para la tripulación aérea y las personas en tierra en caso de un accidente, los nuevos desarrollos en la tecnología de misiles balísticos , el reabastecimiento de combustible en vuelo y los bombarderos a reacción de mayor alcance, el presidente Kennedy canceló el programa en junio de 1961. [30] [31 ]
Weinberg hizo convertir el reactor de prueba de materiales en una maqueta de un reactor real llamado Reactor de prueba de baja intensidad (LITR) o "Pila del pobre". Los experimentos en el LITR llevaron al diseño de reactores de agua a presión (PWR) y reactores de agua en ebullición (BWR), que desde entonces se han convertido en los tipos de reactor dominantes en las centrales nucleares comerciales . [32] Weinberg se sintió atraído por la simplicidad y las características de autocontrol de los reactores nucleares que utilizaban combustibles fluidos, como el reactor homogéneo acuoso propuesto por Harold Urey y Eugene Wigner . Por lo tanto, para apoyar el proyecto de aviones nucleares a finales de la década de 1940, Weinberg pidió a los ingenieros del reactor del ORNL que diseñaran un reactor utilizando combustible líquido en lugar de sólido. [33]
Este experimento de reactor homogéneo (HRE) fue apodado cariñosamente "reactor 3P de Alvin" porque requería una olla, una tubería y una bomba. El HRE entró en funcionamiento en 1950 y, en la fiesta de la criticidad , Weinberg trajo las bebidas espirituosas adecuadas: "Cuando las hemorroides se vuelven críticas en Chicago, lo celebramos con vino. Cuando las hemorroides se vuelven críticas en Tennessee, lo celebramos con Jack Daniel's ". [25] El HRE funcionó durante 105 días antes de ser cerrado. A pesar de sus fugas y corrosión, se obtuvo información valiosa de su funcionamiento y demostró ser un reactor sencillo y seguro de controlar. [34] Durante el tiempo que el HRE estuvo en línea, los senadores John F. Kennedy y Albert Gore, Sr. visitaron ORNL y fueron recibidos por Weinberg. [25]
Bajo Weinberg, ORNL cambió su enfoque hacia una versión civil del reactor de sales fundidas (MSR) a prueba de fusión, lejos de la idea "tonta" [35] de los militares de aviones de propulsión nuclear. El Experimento del reactor de sales fundidas (MSRE) estableció un récord de funcionamiento continuo y fue el primero en utilizar torio irradiado para producir uranio-233 como combustible. También utilizó plutonio-239 y el estándar, uranio-235 natural . El MSR era conocido como el "reactor de los químicos" porque fue propuesto principalmente por químicos (Ray Briant y Ed Bettis (un ingeniero) de ORNL y Vince Calkins de NEPA), [34] y porque utilizaba una solución química de sales fundidas que contenían los actínidos. (uranio, torio y/o plutonio) en una sal portadora, generalmente compuesta de berilio (BeF 2 ) y litio (LiF) (isotópicamente empobrecido en litio-6 para evitar la captura excesiva de neutrones o la producción de tritio): FLiBe . [36] El MSR también brindó la oportunidad de cambiar la química de la sal fundida mientras el reactor estaba en funcionamiento para eliminar productos de fisión y agregar nuevo combustible o cambiar el combustible, todo lo cual se denomina "procesamiento en línea". [37]
Bajo el mandato de Weinberg como director, la División de Biología de ORNL creció hasta cinco veces el tamaño de la siguiente división más grande. Esta división se encargó de comprender cómo interactúa la radiación ionizante con los seres vivos y tratar de encontrar formas de ayudarlos a sobrevivir al daño por radiación, como los trasplantes de médula ósea . En la década de 1960, Weinberg también emprendió nuevas misiones para ORNL, como el uso de energía nuclear para desalinizar agua de mar. Reclutó a Philip Hammond del Laboratorio Nacional de Los Álamos para promover esta misión y en 1970 inició el primer gran proyecto ecológico en los Estados Unidos: la Fundación Nacional de Ciencias - Programa de Investigación Aplicada a las Necesidades Ambientales Nacionales. [38]
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En 1958, Weinberg fue coautor del primer libro de texto sobre reactores nucleares, La teoría física de los reactores de cadena de neutrones , con Wigner. Al año siguiente, 1959, fue elegido presidente de la Sociedad Nuclear Estadounidense y, en 1960, comenzó a formar parte del Comité Asesor Científico del Presidente bajo las administraciones de Eisenhower y Kennedy . [39] A partir de 1945 con la patente número 2.736.696, Weinberg, generalmente con Wigner, presentó numerosas patentes sobre la tecnología del reactor de agua ligera (LWR) que ha proporcionado los reactores nucleares primarios de los Estados Unidos. Los principales tipos de LWR son los reactores de agua a presión (PWR) y los reactores de agua en ebullición (BWR), que sirven en la propulsión naval y la energía nuclear comercial. [40] En 1965 fue nombrado vicepresidente de la División Nuclear de Union Carbide. [41]
En un artículo de 1971, Weinberg utilizó por primera vez el término " negocio fáustico " para describir la energía nuclear:
Nosotros, los nucleares, hemos hecho un trato fáustico con la sociedad. Por un lado ofrecemos –en el quemador nuclear catalítico (es decir, el generador)– una fuente inagotable de energía. Incluso a corto plazo, cuando utilizamos reactores ordinarios, ofrecemos energía que es más barata que la energía procedente de combustibles fósiles. Además, esta fuente de energía, cuando se maneja adecuadamente, es casi no contaminante. Mientras que los quemadores de combustibles fósiles emiten óxidos de carbono, nitrógeno y azufre... no hay ninguna razón intrínseca por la que los sistemas nucleares deban emitir cualquier contaminante excepto calor y trazas de radiactividad. Pero el precio que exigimos a la sociedad por esta fuente mágica es tanto una vigilancia como una longevidad de nuestras instituciones sociales a las que no estamos acostumbrados. [42]
Weinberg fue despedido del ORNL por la administración Nixon en 1973 después de 18 años como director del laboratorio, porque continuó defendiendo una mayor seguridad nuclear y reactores de sales fundidas (MSR), en lugar del reactor reproductor rápido de metal líquido (LMFBR) elegido por la administración, que el El director de la División de Reactores de AEC, Milton Shaw, fue designado para desarrollarlo. El disparo de Weinberg detuvo efectivamente el desarrollo del MSR, ya que era prácticamente desconocido por otros laboratorios y especialistas nucleares. [43] Hubo un breve resurgimiento de la investigación de MSR en ORNL como parte de los intereses de no proliferación de la administración Carter , que culminó en ORNL-TM-7207, "Características de diseño conceptual de un reactor de sales fundidas desnaturalizadas con combustible de una sola vez", por Engel, et al. , que muchos todavía consideran el "diseño de referencia" para los reactores comerciales de sales fundidas. [44] [45]
Weinberg fue nombrado director de la Oficina de Investigación y Desarrollo Energético en Washington, DC, en 1974. Al año siguiente fundó y se convirtió en el primer director del Instituto de Análisis Energético de las Universidades Asociadas de Oak Ridge (ORAU). Este instituto se centró en evaluar alternativas para satisfacer las necesidades energéticas futuras. De 1976 a 1984, el Instituto de Análisis Energético fue un centro de estudio de diversos temas relacionados con el dióxido de carbono y el calentamiento global . [46] Trabajó en ORAU hasta jubilarse para convertirse en miembro distinguido de ORAU en 1985. [25]
En 1972, Weinberg publicó un artículo histórico en Minerva titulado Ciencia y transciencia , en el que se centró en la interfaz entre la ciencia y las cuestiones políticas, especialmente las decisiones políticas gubernamentales:
Muchas de las cuestiones que surgen en el curso de la interacción entre la ciencia o la tecnología y la sociedad (por ejemplo, los efectos secundarios nocivos de la tecnología o los intentos de abordar los problemas sociales mediante los procedimientos de la ciencia) dependen de las respuestas a preguntas que pueden preguntarse a la ciencia y que, sin embargo, la ciencia no puede responder. Propongo el término transcientífico para estas preguntas ya que, aunque, epistemológicamente hablando, son cuestiones de hecho y pueden formularse en el lenguaje de la ciencia, la ciencia no las puede responder; trascienden la ciencia. En la medida en que la política pública involucra cuestiones transcientíficas más que científicas, el papel del científico al contribuir a la promulgación de dicha política debe ser diferente de su papel cuando las cuestiones pueden ser respondidas sin ambigüedades por la ciencia. [47]
En junio de 1977, Weinberg testificó en una audiencia del Subcomité de Medio Ambiente y Atmósfera de la Cámara de Representantes sobre el impacto del aumento de las emisiones de dióxido de carbono en las temperaturas promedio globales. Afirmó que la duplicación de las emisiones globales de dióxido de carbono para 2025, que algunos científicos predijeron que ocurriría, conduciría a un aumento de dos grados Celsius en la temperatura promedio global. [48]
Weinberg permaneció activo durante su jubilación. En 1992 fue nombrado presidente del Comité Internacional de la Campana de la Amistad, que organizó la instalación de una campana japonesa en Oak Ridge. También pidió el fortalecimiento de la Agencia Internacional de Energía Atómica y los sistemas de defensa contra las armas nucleares . [49] Su primera esposa, Margaret, murió en 1969. Más tarde se casó con una corredora de bolsa, Genevieve DePersio, quien murió en 2004. [8] [10] Su hijo David murió en 2003. [11] Weinberg murió en su casa en Oak Ridge el 18 de octubre de 2006. Le sobrevivieron su otro hijo, Richard, y su hermana Fay Goleman. [10]
La Fundación Alvin Weinberg lleva su nombre. [50]
