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費米與第一座核反應堆（中）
首次證實原子核自持鏈式反應的歷史，也像其他科學成就的歷史一樣，起源于人類最初對宇宙本性的哲學思索。在這一科學成就的背后，經歷了無數艱苦的探索。
1939年1月16日，玻爾到美國普林斯頓高級研究所和在那里工作的愛因斯坦探討鈾裂變問題。然后，又和費米在華盛頓大學舉行的一次理論物理學會議上交換了各自的研究心得。在這次交談中，關于鏈式反應的概念開始成型。
3月，在哥倫比亞大學工作的費米、津恩、西拉德和安德森等人，進行試驗以確定鈾核裂變的所釋放出的中子數目到底是幾個：實驗結果表明，鈾核在裂變時能夠釋放多于兩個的中子，因而鈾原子核一個接一個分裂的鏈式反應應該是可以實現的。至此，在理論上能否實現核分裂鏈式反應的問題已經得到基本解決。由于納粹德國也在沿著這一方向進行研究，聚集在美國的各國著名科學家們強烈地預感到，美國政府應該利用這一最新科研成果，開始研制一種威力強大的原子武器，而且必須趕在德國人前面。
現在，需要費米全力以赴的是建造一座能產生自持鏈式反應的原子核反應堆。
1941年7月，費米和津恩等人在哥倫比亞大學，開始著手進行石墨－鈾點陣反應堆的研究，確定實際可以實現的設計方案。
12月6日，即日本偷襲珍珠港的前一天，羅斯福總統下令設置專門機構，以加強原子能的研究。此時，康普頓被授權全面領導這項工作，并決定把鏈式反應堆的研究集中到芝加哥大學進行。1942年初，哥倫比亞小組和普林斯頓小組都轉移到芝加哥大學，掛上“冶金實驗室”的招牌。這就是后來著名的國立阿貢實驗室的前身。
在芝加哥大學的這個“冶金實驗室”里，費米所領導的小組主要是設計建造反應堆。他們既有分工又有交叉，自覺地、有條不紊地進行著實驗研究和工程設計工作。
在建造并試驗了30個亞臨界反應堆實驗裝置的基礎上，最后才制訂出建造真正反應堆裝置的計劃。
1942年11月，這個反應堆主體工程正式開工。由于機制石墨磚塊、沖壓氧化鈾元件以及對儀器設備的制造很順利，工程進展很快。費米的兩個“修建隊”，一個由津恩領導；另一個由安德森領導，幾乎是晝夜不停地工作著。而由威爾森所領導的儀器設備組，也是日夜加班，緊密配合。
反應堆一天天朝著它的最終形象增長。為它工作的人們，神經緊張的程度也在增加。雖然從理論上說，他們明白：在這反應堆里，鏈式反應是可以控制的。但畢竟是第一次，是不是可控還得用實踐來證明。
 費米與第一座核反應堆（上）
費米與第一座核反應堆（下）
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