石墨反应堆原理

石墨反应堆，是核裂变反应堆中的一种，也是最常用、最早使用的一种。石墨具有良好的中子减速性能，最早作为减速剂用于原子反应堆中，铀一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能。

1942年12月2日，费米的研究组人员全体集合在美国芝加哥大学足球场的一个巨大石墨型反应堆前面。这时由费米发出信号，紧接着从那座埋没在石墨之间的7吨铀燃料构成的巨大反应堆里，控制棒缓慢地被拔了出来，随着计数器发出了咔嚓咔嚓的响声，到控制棒上升到一定程度，计数器的声音响成了一片，这说明连锁反应开始了，这是人类第一次释放并控制了原子能的时刻。

石墨反应堆其它方面与其他核电站原理一样，只是减速剂不同，其中石墨、重水是公认的最好的减速剂，因为此两种反应堆的效率较高，作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不应超过几十个PPm ( PPm 为百万分之一）。

1939年 发现核裂变

1942年 橡树岭被选为二战曼哈顿计划的场地

1943年 世界上第一台连续运转造价1200万美元的石墨反应堆经过9个月的建造达到临界

1944年 石墨反应堆生产出钚，为生产结束二战的原子弹所需钚的Hanford反应堆做好准备

1945年 在石墨反应堆上发现元素61(钷);在反应堆上首次开展中子散射研究(实验者为Ernie Wollan和Cliff Shull(右图); 后者因在石墨反应堆上所做的开拓性工作荣获1994年诺贝尔物理奖)

1946年 首次将反应堆生产的放射性同位素送到癌症医院;提出压水反应堆的设想 (后用于核电和潜水推力);设计出放射探测器和剂量仪

1947年 老鼠用来研究辐射对哺乳动物的遗传影响;原子委员会成立

1948年 设计用于研究反应堆的燃料成分;材料实验反应堆在ORNL设计，建在爱达荷州

1949年 在ORNL开发出普雷克斯过程，后来在世界范围内成为从用过的反应堆燃料中回收铀和钚的方法

1950年 橡树岭反应堆技术学校成立;低流强测试反应堆首次运行

1951年 整体屏蔽反应堆开始运行;测量中子半寿命;安装5 MW静电加速器

1952年 建造ORNL第一台重离子回旋加速器;根据对被辐照老鼠胚胎的研究，ORNL告戒不要对可能怀孕的妇女进行X光检查;均匀反应堆实验首次运行

1953年 在ORNL安装当时世界上功率最大的橡树岭自动计算机和逻辑机;ORNL为军队在遥远场地使用所设计的可移动反应堆

1954年 ORNL生态计划开始;测试ORNL实验飞机反应堆;塔式屏蔽设施首次运行，为倒运的核飞机计划提供数据和利用两种不同反应物对撞分子束流首次详细研究化学反应

1955年 在联合国和平利用原子大会上ORNL小的"游泳池"式反应堆展示给艾森豪威尔总统;Alvin Weinberg 被任命为ORNL所长，在此职位历时18年

1956年 核糖核酸(RNA)被发现;展示首例骨髓移植。国家科学院委员会根据ORNL老鼠数据就辐射对人类遗传效应进行预测

1957年 在ORNL领导的影响下，对可允许的医用辐射水平和工作地点的放射性核素作出决定;ORNL第一台聚变研究装置建成

1958年 橡树岭研究反应堆开始运行;美国首次寻找高水平核废料储存地的努力由ORNL开始

1959年 发现老鼠的雄性取决于Y染色体的存在;ORNL研究人员对用于美国第一台核动力民用船只的掩映队屏蔽进行了鉴定

1960年 制作出用作个人辐射监视器的袖珍啸声器;测量化学制品对老鼠的遗传影响的实验计划启动

1961年 开始开发放射性同位素加热源，为空间卫星提供动力;在ORNL反应堆上开发出嬗变搀杂法;后用于制造电子学部件

1962年 开展辐射防护物理研究;研究反应堆竣工;借助计算机模拟发现离子沟道效应;军民研究计划启动;木实验台用放射性同位素铯-137作标记;分析表明核武器实验产生的放射性微粒具有危害性

1963年 辐射屏蔽信息中心成立;橡树岭等时性回旋加速器首次运行

1964年 成为第一个雇佣社会科学家(开始时进行军民研究)的国家实验室;在联合国大会上介绍ORNL核脱盐概念

1965年 高通亮同位素反应堆(HFIR)和熔盐反应堆运行(MSR)

1966年 石墨反应堆被命名为国家历史性里程碑;开发出评价核临界安全的KENO蒙特卡洛代码

1967年 Walker Branch Watershed研究设施对生态系统研究开放;ORNL被选为领导国际生物计划下美国的生态系统研究;在ORNL高速离心机中分离出病毒;开发出评估辐射屏蔽保护能力的模拟代码

1968年 使用铀233，第二个熔盐反应堆运行(这是第一台使用这种燃料的反应堆);发明医疗诊断用的快速离心分析仪;用ORNL开发的区域离心机产生出超纯疫苗;设计出能更好抗中子诱导膨胀的不锈钢合金

1969年 利用新的橡树岭电子直线加速器首次进行了中子截面测量;ORNL成为与遥感结合在一起的地理信息系统的领导者;设计出Apollo 11月亮岩石收集器

1970年 提出SCALE标准，帮助确保用过核燃料的安全储存和运输;ORNL第一台用于等离子体物理实验的托卡马克聚变研究装置运行

1971年 水生态实验室成立;获得环境影响说明所需的鱼最喜欢水温的数据;在加速器研究中确定了变形的铀234原子核的可能形状

1972年 能量守恒研究计划启动;老鼠胚胎冷冻、解冻和移植到母性老鼠中，生出健康的幼鼠;在生物反应堆中，发现花园土壤的细菌去掉来自工业废水的硝酸盐和稀有金属;发现四极磁铁大共振;广泛研究出现这些原子核大振荡的模式

1973年 对月球岩石的组成进行分析;制作出超声波鱼标记，用来测量和传送鱼最喜欢的水温

1974年 Herman Postma被任命为ORNL所长，历时14年;开发出铬钼钢;在世界范围内，用于电力事业锅炉和炼油锅炉

1975年 开发出生态系统的计算机模型，使ORNL成为系统生态学方面的领先者;开发出将核燃料密封在空间探测器用的结实铱合金

1976年 试验性的ANFLOW生物反应堆安装在橡树岭市污水处理厂;改进从煤生产液态和气体燃料并确定它们生物效应的计划启动

1978年 吉米.卡特总统访问ORNL;开发出为裂变能源研究设备添加燃料的芯块注入法，在世界范围内被广泛采用

1979年 ORNL的中性注入器帮助普林斯顿等离子体物理实验室使聚变等离子体温度创造记录;ORNL帮助核控制委员会确定三里岛核电厂事故的起因和后果;发现乙亚硝基脲是诱发老鼠变异最有效的化学制品;在研究老鼠中，发现食品防腐剂中的亚硝酸盐与食品和药物胺发生反应，形成引起癌症的硝基胺

1980年 Holifield重离子研究装置(HHIRF)作为核物理用户装置对外开放;国家小角度散射研究中心开放后，HHIRF成为用户设施;国家环境研究园(12400英亩) 开放;发现新的离子注入技术能改进物质表面的性能;ORNL用氮离子注入钛合金后，制造出寿命更长的人造关节;建立计算机模型，预测电站对哈得孙河鱼的影响;ORNL研究人员启动遥控技术研究，成为世界上制造承担危险任务机器人的领先者

1981年 开发出晶须韧化、抗断裂陶瓷，用于工厂的切削工具

1982年 为提高冷冻机和加热泵的效率，制定了标准，拟订了设计;制定了绝缘标准，后被联邦政府部门采用;开发出改进的镍铝化物合金，用于钢材和汽车部件的商业化生产;在大线圈测试设备上由聚变能研究人员对超导磁铁成功地进行了测试;二氧化碳信息分析中心成立，该中心是世界上有名的全球变化数据存储中心

1984年 利用菠菜和藻类中的光和作用，开始进行从水产生含有巨大能量氢的实验

1985年 开发出用碘123示踪的脂肪酸，用于医疗扫描诊断心脏病;田那西大学和橡树岭国家实验室建立科学联盟;开发出胶铸，现商业上用于形成微涡论的陶瓷部件

1986年 ORNL确定切诺尔贝力核电站事故何时发生和为什么释放出那么多的放射

1987年 高温材料实验室作为用户装置对谋求制造能效高发动机的工业界研究人员开放;激光器用来制造高温超导材料;鉴于能源部对实验室反应堆安全管理的担忧，ORNL所有反应堆关闭

1988年 为开展聚变能源研究，利用仿星器，启动先进环形装置;Alvin Trivelpiece被任命为ORNL所长，历时12年

1989年 为核控制委员会重新颁发核电厂运行许可证，提供了"一般环境影响报告"第一草案

1990年 ORNL的酸雨研究导致控制工业上的硫和氧化氮的排放 ;原子序数对比电子显微镜看到一列一列的原子;计算机代码帮助部队更好地在战场部署兵力和装备;确认中子内存在夸克

1991年 在HHFIR上进行的中子活化分析否定了美国一位总统死于砷中毒的说法;写出软件，通过将到处分散的PC机连起来的办法解决问题

1992年 乔治.布什总统参观ORNL;发明铼188同位素产生器，在世界范围内治疗癌症和心脏病患者;发明薄膜微型锂电池;发现和克隆老鼠刺豚鼠基因;发现变异基因引起肥胖症、糖尿病和癌症;开发出图形输入语言(GRAIL)，用于在计算机上识别DNA序列中的基因

1993年 发明光学活组织切片检查技术，不动手术就能发现食道中的癌症肿瘤;UT-ORNL名列前500台超级计算机

1994年 发明"芯片实验室"，现商业上用于蛋白质分析和毒品发现实验;发明质谱测定技术，用于探测污染物、爆炸物和蛋白质;开发出ALLIANCE软件，使一组一组的机器人配合工作;为在新的并行超级计算机上运行未来气候模型准备了代码

1995年 启动当时世界上最快的超级计算机Intel Paragon XP/S 150;发明了制造高温超导线的RABiTSTM方法;开发出超级计算机数据存储和检索超高速系统;ORNL的DNA蛋白质晶体搭载哥伦比亚号宇宙航天飞机在宇宙中生长;为海军开发出探测过往潜水艇的信号分析系统

1996年 修改了大众冷冻机模型，将能耗降低一半;发现石墨泡沫导热异乎寻常的好;设计出心跳探测器，发现藏在车内的恐怖分子和罪犯;可查找的电子簿式视窗帮助合作者通过国际网络运行实验

1997年 开发出检验俄罗斯武器等级的铀转换为反应堆等级燃料的设备;初步设计质谱仪，帮助海军发现生化威胁;第一次被批准公布在遗传上设计的微生物制造出增强受损录象带信号的VITALE，帮助警察解决犯罪问题;世界上最大的集水区实验说明干旱和大雨对森林的影响;首次被批准公布经过遗传工程处理得到的微生物

1998年 发明MicroCAT扫描仪;绘制出变异老鼠内部变化图;户外FACE实验表明胶皮糖香树在浓化CO2大气中长得更快;ORNL的技术帮助半导体公司发现引起计算机芯片中缺陷的问题

1999年 副总统戈尔在散裂中子源破土动工仪式上讲话;发明迅速探测人体疾病的多功能生物芯片;开展合金研究导致造纸厂的锅炉更新改进或新的锅炉，使其更加安全

2000年 Bill Madia 被任命为ORNL所长;两台新的超级计算机投入运行;ORNL在国际蛋白质结构预测竞争中，位于前100名的第四名;田那西大学-橡树岭国家实验室开放国家运输研究中心;开发出节能加热泵水加热器;ORNL帮助将3个人类染色体排序;聚变能理论学家开始设计准-磁场极向仿星器

2001年 HHFIR在更换锫反射器和增加研究建筑后重新运行;为半导体公司设计出检查三维缺陷直接到数字的全息照相术;GRAIL用于《科学》和《自然》关于人类基因组排序方面具有里程碑性的论文;能源部部长 Spencer Abraham访问ORNL，将DOE的土地转给ORNL用于新的建设;与工业伙伴开发出超导变压器和高温超导电缆

2002年 ORNL-Cray伙伴最快的超级计算机目标;UT-ORNL计算机科学联合研究所破土动工;3亿美元现代化计划开始动工兴建;能源部批准在ORNL建立那米阶段材料科学中心;人类生活家园橱窗中展示的ORNL能源技术;锕-225从ORNL运到医院治疗白血病

2003年8月1日起，Jeff Wadsworth担任橡树岭国家实验室所长

2003年 私人资助的设施:在能源部立契约转让的土地上建造300，000平方英尺的设施中，将有最先进的能源和计算科学实验室。