El Westinghouse Atom Smasher fue un acelerador nuclear electrostático Van de Graaff de 5 millones de voltios operado por Westinghouse Electric Corporation en sus laboratorios de investigación en Forest Hills, Pensilvania . [1] Fue instrumental en el desarrollo de aplicaciones prácticas de la ciencia nuclear para la producción de energía. [2] [3] [4] En particular, se utilizó en 1940 para descubrir la fotofisión del uranio y el torio , [5] [6] y fue el más citado para ciertas mediciones de física nuclear. [7] El Westinghouse Atom Smasher fue pensado para hacer mediciones de reacciones nucleares para la investigación en energía nuclear. [8] Fue el primer generador industrial Van de Graaff del mundo, [9] y marcó el comienzo de la investigación nuclear para aplicaciones civiles. [10] [11] Construido en 1937, era una torre en forma de pera de 65 pies de altura (20 m) . [9] [12] Estuvo prácticamente sin uso después de la Segunda Guerra Mundial, y la estructura principal se colocó de lado en 2015. [12] En 1985, fue nombrado Hito de Ingeniería Eléctrica por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos . [6]
El Westinghouse Atom Smasher fue creado debido al interés y desarrollo de la física a principios de la década de 1900. [13] En el año 1932, hubo algunos avances importantes en la investigación de la física nuclear. La tecnología del acelerador de partículas se ha categorizado en tres líneas de investigación. La primera comenzó con los estudios de Ernest Rutherford sobre las propiedades de las partículas atómicas en la década de 1920. [14] Luego, con John D. Cockroft y Ernest Walton produciendo las primeras desintegraciones nucleares utilizando partículas aceleradas artificialmente. [14] La segunda línea de investigación se centró en aceleradores de alta energía y el desarrollo de la aceleración resonante. [14] La tercera línea de investigación fue la invención del betatrón por Rolf Wideroe en 1923. [14] Como el descubrimiento del núcleo era reciente, se estaban realizando muchas investigaciones sobre cómo comercializarlo. El uso del acelerador de partículas permitió a los científicos comprender mejor cómo se mantienen unidos los átomos, los núcleos atómicos y los nucleones. [15] El acelerador de partículas Westinghouse fue el primer acelerador de partículas construido para ser industrializado. [16] El acelerador de partículas tuvo poco uso después del final de la Segunda Guerra Mundial . [17]
En un generador de Van de Graaff , inventado en 1929 por Robert J. Van de Graaff , una cinta de goma o tela sin fin transporta cargas eléctricas desde un rodillo en la base del dispositivo y las deposita dentro de un electrodo metálico hueco en la parte superior. Esto hace que se desarrolle un alto voltaje entre los electrodos en la parte superior e inferior del aparato. [18]
En la máquina Westinghouse, dos cintas de alta velocidad viajaban por un eje de 47 pies hasta un electrodo en forma de hongo cerca de la parte superior del recinto en forma de bulbo, donde se acumulaban cargas eléctricas (ver esquema en corte) . [19] Varios iones, como los generados a partir del gas hidrógeno ( protones ) o el gas helio ( partículas alfa ), se inyectaban en la parte superior de un tubo acelerador . El alto potencial electrostático entre la parte superior e inferior del tubo hizo que estas partículas subatómicas se aceleraran a velocidades extremadamente altas mientras viajaban por un cilindro evacuado de 17 pulgadas de diámetro y 40 pies de altura, que era una pila sellada de muchos segmentos de vidrio individuales que colectivamente componían el tubo de vacío más grande del mundo en el momento de la construcción. [6] El tubo acelerador corría entre y paralelo a las cintas giratorias hasta la base de la máquina, donde las partículas aceleradas bombardeaban objetivos experimentales colocados dentro del tubo, induciendo varias reacciones nucleares . [18] [20]
La energía de las partículas se midió a través de los rayos gamma que producía el haz cuando sus partículas impactaban un objetivo de flúor , lo que estaba directamente relacionado con el potencial de voltaje entre los electrodos de la máquina. [20]
El voltaje máximo que puede producir un generador de Van de Graaff está limitado por la fuga de carga del electrodo superior debido a la descarga de corona y al arco eléctrico . A presión atmosférica, una máquina de Van de Graaff está generalmente limitada a alrededor de 1 megavoltio. Por lo tanto, este instrumento se instaló dentro de un tanque de aire en forma de pera de 65 pies de alto y 30 pies de diámetro que se presurizó durante el funcionamiento a 120 libras por pulgada cuadrada. [19] La alta presión mejoró las cualidades aislantes del aire y redujo la fuga de carga , lo que permitió que la máquina alcanzara un potencial de voltaje de 5 megavoltios. Esto permitió una energía de haz de 5 MeV , aunque originalmente se esperaba alcanzar los 10 MeV .
Durante la Segunda Guerra Mundial, Westinghouse suspendió sus investigaciones fundamentales y se centró en su lugar en la investigación del radar de microondas. [21] Esto es similar a cómo el MIT y Harvard también comenzaron sus propias organizaciones para estudiar la radiación y la radio durante la guerra. El acelerador de partículas se cerró para que Westinghouse pudiera centrarse en el departamento de electrónica. [21] Muchos de los contribuyentes al proyecto Westinghouse se marcharon a buscar otros trabajos durante este período de cierre, pero se mantuvieron estrechamente conectados con la investigación nuclear que se estaba llevando a cabo en ese momento. [21]
La División de Lámparas de Westinghouse en Bloomfield, Nueva Jersey, comenzó la producción de uranio metálico que se utilizó en la primera pila atómica. Antes de convertirse en Director de Investigación en la División de Lámparas, Harvey Rentschler desarrolló un método para reducir las sales de uranio a metal para estudiar su posible uso como filamento de lámpara. Descubrió que el punto de fusión era demasiado bajo para ser utilizado y decidió cerrar el proyecto, hasta que comenzara la pila atómica en Chicago. La única fuente inmediata de metales de uranio era la instalación de Bloomfield. Se le pidió a Rentschler que comenzara la producción de estos metales nuevamente para este nuevo proyecto. Comenzó con una línea de producción rudimentaria de bajo nivel utilizando tinas de lavado galvanizadas como recipientes antes de ampliar el proyecto para una mayor producción. [21] EU Condon , así como algunos otros trabajadores del destructor de átomos, fueron enviados a trabajar estrechamente en el Proyecto Manhattan para desarrollar técnicas de separación de isótopos de uranio. El propio destructor de átomos se utilizó como tanque de aire comprimido para el desarrollo de motores a reacción durante la guerra. [21]
Al terminar la guerra, Westinghouse volvió a sus actividades de investigación normales, trayendo de vuelta a muchos trabajadores y el acelerador de partículas reacondicionado. Sin embargo, se descubrió que el hierro utilizado para el acelerador de partículas se volvía quebradizo a bajas temperaturas y que el acelerador de partículas podría haberse dañado durante la guerra. [ cita requerida ] Este hecho se descubrió cuando varios barcos Liberty navegaron por las gélidas aguas de Alaska, sus exteriores comenzaron a agrietarse y romperse, lo que provocó que los barcos se hundieran debido a fallas en el metal. [ cita requerida ]
En 2012, la propiedad que rodea el acelerador de partículas fue adquirida por P&L Investments, LLC. [1] La empresa estaba dirigida por Gary Silversmith, un desarrollador que tenía la intención de construir apartamentos y expresó su interés en salvar el acelerador de partículas. [22] En 2013, la Asociación de Jóvenes Conservacionistas de Pittsburgh lo nombró como una de las 10 principales oportunidades de conservación de la ciudad. [22] Durante 2013, se habían discutido planes para que el Distrito Escolar de Woodland Hills estableciera una instalación educativa STEM con el acelerador de partículas como pieza central, pero el costo de $4 a $5 millones era prohibitivo y el proyecto nunca avanzó. [22]
En 2015, la estructura se encontraba en un estado de deterioro significativo y se desprendió de sus soportes debido al vandalismo y la antigüedad. [22] El 20 de enero de 2015, Silversmith hizo que retiraran el acelerador de partículas de sus soportes y lo colocaran de costado. [2] Los trabajadores colocaron ladrillos para apuntalar la caída y lo volcaron. [12] En un correo electrónico al Pittsburgh Post-Gazette , Silversmith pronunció su compromiso continuo con la restauración del acelerador de partículas, diciendo que "la icónica bombilla del acelerador de partículas sobrevive". [22] A partir de 2023, el acelerador de partículas permanece en el lugar de la demolición, expuesto a los elementos.
incluye un enlace a la cinta de vídeo de 1985:
'Ceremonia de inauguración de un hito del IEEE'
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