Walter Zinn

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Walter Zinn
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Walter Zinn
Naissance
Berlin (Ontario), Canada
Décès (à 93 ans)
Safety Harbor (Floride) (en), États-Unis
Nationalité Canadien
Américain
Domaines Physique nucléaire
Institutions Metallurgical Laboratory
projet Manhattan
Formation Université Queen's (BA 1927, MA 1930)
Université Columbia (Ph.D) (1934)
Distinctions Atoms for Peace Award (1960)
Prix Enrico Fermi (1969)
Elliott Cresson Medal (en) (1970)

Walter Henry Zinn (né le - mort le ) est un physicien nucléaire américain d'origine canadienne. Il a été le premier directeur du Argonne National Laboratory, poste qu'il a occupé de 1946 à 1956. Il a également travaillé au Metallurgical Laboratory au cours de la Seconde Guerre mondiale dans le cadre du projet Manhattan.

On lui attribue la première réaction en chaîne auto-régulatrice, qu'il a obtenue en retirant la barre de contrôle de la Chicago Pile-1 le . À Argonne, il a conçu et construit plusieurs nouveaux réacteurs dont l'Experimental Breeder Reactor I, premier réacteur nucléaire à produire de l'électricité mis en service le .

Jeunesse, formation et début de carrière[modifier | modifier le code]

Walter Henry Zinn naît à Berlin (Ontario) (désormais Kitchener) le . Il est le fils de John Zinn, travailleur dans une usine de pneus, et de Maria Anna Stoskopf. Il a un frère aîné, Albert, qui deviendra également un ouvrier.

Zinn fréquente l'université Queen's, où il obtient, en 1927, un baccalauréat universitaire ès lettres en mathématiques. En 1930, il obtient une maîtrise universitaire ès lettres de la même université. C'est à cette époque qu'il rencontre Jennie A. (Jean) Smith. Le couple se marie en 1933 et aura deux fils.

Par la suite, il fréquente l'université Columbia, où il étudie la physique[1]. Sa thèse, intitulée Two-crystal study of the structure and width of K X-ray absorption limits[2], sera publiée par la revue Physical Review[2],[3].

Zinn enseigne à l'université Queen's de 1927 à 1928, puis à Columbia de 1931 à 1932. Il devient instructeur pour le City College of New York en 1932.

En 1938, Zinn est naturalisé américain[1].

Projet Manhattan[modifier | modifier le code]

En 1939, les Pupin Physics Laboratories (en) de Columbia, où travaille Zinn, font de la recherche intensive sur les propriétés de l'uranium ainsi que sur la fission nucléaire découverte récemment par Lise Meitner, Otto Hahn et Fritz Strassmann. Les scientifiques sont particulièrement intéressés à savoir s'il est possible d'initier une réaction en chaîne.

Une équipe composée de Walter Zinn, Enrico Fermi, Herbert L. Anderson (en), John R. Dunning (en) et Leó Szilárd tente de découvrir si l'uranium 238 fissionne à l'aide de neutrons à basse vitesse, comme le croit Fermi, où si c'est seulement le cas de l'uranium 235, comme le prétend Niels Bohr. La recherche est également justifiée par le fait que les chercheurs n'ont pas accès à de l'uranium 235, ce qui amène Fermi à choisir de prendre de l'uranium naturel. Pour établir une réaction en chaîne, il doit y avoir plus d'un neutron créé par fission. En mars 1939, l'équipe qu'il doit y en avoir à peu près 2 par fission[4].

À ce moment, Zinn commence à travailler pour Fermi, construisant des réseaux d'uranium (en)[1]. Un modérateur doit être créé afin de ralentir les neutrons. Pour ce faire, l'eau est le premier choix de Fermi. Cependant, cette dernière absorbe autant les neutrons qu'elle les ralentit. En juillet, Szilard propose d'utiliser du carbone sous forme de graphite[4].

Le rayon critique d'un réacteur sphérique est donné par la relation suivante[5]:

Afin de créer une réaction en chaîne qui s'entretient d'elle-même, la valeur de doit être plus grande que 1(). En pratique, elle doit être d'une valeur au moins 3 à 4 % supérieure[5]. Les premières valeurs obtenues par Zinn en août 1941 sont de 0,87. Fermi base alors ses espoirs d'obtenir de meilleurs résultats en établissant une nouvelle configuration et en obtenant de l'uranium et du graphite plus purs[1].

Au début de l'année 1942, avec l'entrée en guerre des États-Unis, Arthur Compton amène les différentes équipes du projet Manhattan à travailler avec le plutonium au Metallurgical Laboratory de l'université de Chicago[6]. Zinn utilise les installations abandonnées du Stagg Field (en) afin de construire les configurations toujours plus grandes imaginées par Fermi[1]. En juillet, Fermi obtient k = 1,007 à partir de réseaux d'oxyde d'uranium. Cela donne confiance aux chercheurs qu'un montage fait d'uranium pur pourra obtenir une valeur de k appropriée[7].

En décembre, Zinn et Anderson ont terminé une nouvelle configuration au Stagg Field. D'une envergure de 24 pieds ( ?) de long par 24 pieds ( ?) de large pour 19 pieds ( ?) de haut, elle contient 385,5 long tons ( ?) de graphite et 46,5 long tons ( ?) d'un mélange d'uranium métallique et d'oxyde d'uranium[8]. La configuration est testée l'après-midi du 2 décembre et le réacteur, connu sous le nom de Chicago Pile-1, fonctionne sans incident[1]. Le réacteur n'ayant pas de radioprotection, on limite sa puissance à environ 200 watts (W) et maintient son activité pendant 3 mois. Il est arrêté le , l'armée voulant éviter les risques d'accidents près d'une zone fortement peuplée[8].

L'armée achète 1 000 acres ( ?) des Cook County Forest Preserves (en) et formera le Site A/Plot M Disposal Site (en), où travaillera une centaine de personnes. Zinn, sous la direction de Fermi, est responsable du site.

Chicago Pile-1 est démonté et reconstruit sur le site, cette fois avec un bouclier radioprotecteur. Désormais désigné par le nom de Chicago Pile-2, le réacteur est à nouveau opérationnel le . En quelques mois, Fermi conçoit un nouveau réacteur, la Chicago Pile-3 (en). Très différent des deux premiers, le réacteur est beaucoup plus petit (6 pieds ( ?) de diamètre par 9 pieds ( ?) de haut) et possède 120 barres d'uranium, modérées par 1 200 ????? ( ?) d'eau lourde[8]. Zinn est à nouveau chargé de la construction, qui débute le .

Chicago Pile-3 est opérationnel le 15 mai et débute ses opérations le 23 juin, opérant à une puissance maximale de 300 kW[9],[10]. Lorsque Fermi quitte pour le complexe nucléaire de Hanford, Zinn est la seule personne responsable du site[8].

Le 29 septembre reçoit un appel d'urgence de Samuel Allison (en), directeur du Metallurgical Laboratory. Le Réacteur B d'Hanford s'est éteint peu de temps après avoir atteint sa puissance maximale, pour revenir en état de marche quelques heures plus tard. Norman Hilberry (en) suspecte la présence d'un poison à neutrons. Zinn amène rapidement Chicago Pile-3 à pleine puissance afin d'effectuer une série de mesures. En une demi-journée, il confirme les résultats d'Hanford[10].

Au cours des mois suivants, environ 175 techniciens sont transférés du Metallurgical Laboratory à Hanford et Los Alamos. L'équipe de Zinn est fortement réduite, mais Compton n'encourage pas la fermeture du site[11].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a b c d e et f (en) Alvin M. Weinberg, « Walter Henry Zinn », National Academy of Sciences (consulté le 6 octobre 2014), p. 364–376
  2. a et b (en) « Two-crystal study of the structure and width of K X-ray absorption limits », Columbia University (consulté le 6 octobre 2014)
  3. (en) Zinn Walter H., « Two-Crystal Study of the Structure and Width of K X-Ray Absorption Limits », American Physical Society, (DOI 10.1103/PhysRev.46.659), p. 659–664
  4. a et b Hewlett et Anderson 1962, p. 13–14
  5. a et b Weinberg 1994, p. 15
  6. Weinberg 1994, p. 11–12.
  7. Weinberg 1994, p. 16.
  8. a b c et d (en) « History of Argonne Reactor Operations », Argonne National Laboratory (consulté le 7 octobre 2014)
  9. Holl, Hewlett et Harris 1997, p. 28.
  10. a et b Hewlett et Anderson 1962, p. 306–307.
  11. Holl, Hewlett et Harris 1997, p. 29.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Document utilisé pour la rédaction de l’article : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

  • (en) Richard G. Hewlett et Oscar E. Anderson, The New World, 1939–1946, University Park, Pennsylvania State University Press, (ISBN 0-520-07186-7, OCLC 637004643, lire en ligne). 
  • (en) Jack M. Holl, Richard G. Hewlett et Ruth R. Harris, Argonne National Laboratory, 1946–96, University of Illinois Press, (ISBN 978-0-252-02341-5). 
  • (en) Alvin Weinberg, The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer, New York, AIP Press, (ISBN 1-56396-358-2). 

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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