Spedding, Frank

Frank Harold Spedding ( eng.  Frank Harold Spedding ; 22. lokakuuta 1902 [1] [2] [3] […] , Hamilton , Ontario - 15. joulukuuta 1984 [1] [2] [3] […] , Ames , Iowa [4] ) oli amerikkalainen kemisti , joka oli mukana uraanin tuotannossa Manhattan Projectin atomipommeja varten . Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian jäsen [ 6] .

Varhaiskasvatus ja koulutus

Spedding syntyi 22. lokakuuta 1902 Hamiltonissa Ontariossa Kanadassa Howard Leslie Speddingin ja Mary Ann Elizabethin (Marshall) Speddingin perheeseen. Hänestä tuli isänsä kautta kansalaistettu Yhdysvaltain kansalainen. Hän astui Michiganin yliopistoon vuonna 1920 ja sai kemian tekniikan kandidaatin tutkinnon vuonna 1925 ja maisterin tutkinnon analyyttisessä kemiassa seuraavana vuonna.

Moses Gombergin suosituksesta Spedding haki Kalifornian yliopistoon Berkeleyssä tohtorin tutkintoa. Gilbert Lewisin valvonnassa Spedding sai tohtorintutkinnon vuonna 1929 väitöskirjalla "Lineaariset absorptiospektrit kiintoaineissa matalissa lämpötiloissa spektrin näkyvällä ja ultraviolettialueella".

Varhainen ura

Speddingin valmistuminen osui samaan aikaan suuren laman alkamisen kanssa , mikä vaikeutti työn löytämistä. Vuodesta 1930 vuoteen 1932 Spedding sai National Research Fellowshipin, jonka ansiosta hän pysyi Berkeleyssä ja jatkoi kiintoainespektrien tutkimusta.

Vaeltaessaan Pohjois-Kaliforniassa hän tapasi Ethel Annie MacFarlanen, joka jakoi intohimonsa patikointiin ja vuorikiipeilyyn. Syntynyt Winnipegissä , Manitobassa, hän valmistui Saskatchewanin yliopistosta ja Toronton yliopistosta , jossa hän suoritti maisterin tutkinnon historiassa. Kun he tapasivat, hän opetti lukiossa Victoriassa, Brittiläisessä Kolumbiassa . He menivät naimisiin 21. kesäkuuta 1931. Heidän tyttärensä Mary Ann Elizabeth syntyi vuonna 1939.

Vuodesta 1932 vuoteen 1934 Spedding työskenteli Gilbert Lewisille kemian opettajana. Tänä aikana hän kiinnostui harvinaisten maametallien kemiasta . Ne olivat kalliita, ja niitä oli yleensä saatavana vain pieniä määriä.

Vuonna 1933 hän sai Irving Langmuir -palkinnon parhaana nuorena kemistinä [7] . Palkinto oli 1000 dollarin rahapalkinto. Speddingin täytyi lainata rahaa mennäkseen Chicagoon noutamaan bonuksen. Chicagossa hän sai tärkeän yhteyden: Herbert Newby McCoy, entinen kemian professori Chicagon yliopistosta , ehdotti, että hän ostaisi useita kiloja europiumia ja samariumia . Lindsay Light and Chemical Company tuotti niitä toriumtuotannon sivutuotteena . McCoy suositteli myöhemmin Speddingiä Arthur Comptonille .

Vuonna 1934 Spedding sai Guggenheim-stipendin , joka antoi hänelle mahdollisuuden opiskella Euroopassa. Hän aikoi alun perin opiskella Saksassa James Frankin ja Francis Simonin johdolla , mutta he lähtivät Saksasta Adolf Hitlerin noustessa valtaan maaliskuussa 1933. Niinpä hän meni Cavendishin laboratorioon Cambridgen yliopistossa, missä Ralph Fowler tapasi hänet .

Spedding työskenteli John Lennard-Jonesin kanssa ja osallistui Max Bornin luennoille . Hän vieraili Niels Bohrin luona Kööpenhaminassa ja piti luennon Leningradissa .

Kun Spedding palasi Yhdysvaltoihin vuonna 1935, suuri lama jatkui edelleen ja työmarkkinat eivät olleet parantuneet. Hän toimi apulaisprofessorina Cornellin yliopistossa 1935–1937. Tämä oli toinen väliaikainen tehtävä, mutta sen ansiosta hän työskenteli Hans Bethen kanssa .

Hän haki vakituista työpaikkaa Ohion osavaltion yliopistoon . Kävi ilmi, että paikka oli jo täytetty, mutta siellä hän sai tietää avoimesta paikasta Iowa State Collegessa Amesissa (nykyisin Iowa State University ). "En olisi valinnut tätä paikkaa", Spedding muisteli myöhemmin, "mutta olin epätoivoinen. Ajattelin: voin mennä sinne kehittämään fyysistä kemiaa, ja kun työpaikat todella avautuvat, voin mennä toiseen kouluun.

Spedding aloitti apulaisprofessorina ja fysikaalisen kemian johtajana Iowa State Collegessa vuonna 1937. Hänen pyrkimyksensä perustaa koulu olivat niin onnistuneita, että hän vietti siellä loppuuransa, jolloin hänestä tuli kemian professori vuonna 1941, fysiikan professori vuonna 1950, metallurgian professori vuonna 1962 ja emeritusprofessori vuonna 1973.

Manhattan-projektissa

Manhattan-projekti vaati ydinreaktorien luomista plutoniumin tuottamiseksi . Tämän piti tehdä Chicagon yliopiston metallurginen laboratorio Arthur Comptonin johdolla . Fyysikko Compton kääntyi Herbert McCoyn puoleen, jolla oli huomattava kokemus isotoopeista ja radioaktiivisista alkuaineista, saadakseen neuvoja kemian osaston perustamiseksi laboratorioon. McCoy suositteli Speddingiä harvinaisten maametallien asiantuntijaksi, jotka ovat kemiallisesti samanlaisia ​​kuin aktinidit , mukaan lukien uraani ja plutonium. Compton kutsui Speddingin johtamaan metallurgisen laboratorion kemian osastoa.

Chicagon yliopiston tilanpuutteen vuoksi Spedding tarjoutui järjestämään osan kemian osastosta Iowa State Collegessa Amesissa, missä hänellä oli kollegoita, jotka olivat valmiita auttamaan. Päätettiin, että Spedding viettää puolet viikosta Amesissa ja puolet Chicagossa.

Ensimmäinen asialistalla oli uraanin etsiminen ydinreaktoria varten. Westinghouse Electric and Manufacturing Company tuotti ainoan kaupallisesti saatavilla olevan uraanimetallin fotokemiallisella prosessilla. Nämä olivat 25 sentin kolikon kokoisia palkkeja , joita myytiin noin 20 dollarilla grammalta. Edward Creutz, uraanin valmistusryhmän johtaja, halusi kokeisiinsa oranssin kokoisen metallipallon. Westinghouse -tekniikalla se maksaisi 200 000 dollaria ja sen valmistus kestäisi vuoden .

Toinen suuri ongelma oli uraanin puhtaus. Epäpuhtaudet voivat toimia neutronimyrkkynä ja häiritä ydinreaktorin toimintaa. Uraanioksidi, jota Enrico Fermi halusi käyttää koereaktorissaan, sisälsi liian suuren määrän epäpuhtauksia. Tehokkain tapa puhdistaa uraanioksidia laboratoriossa oli käyttää uranyylinitraatin suurta liukoisuutta dietyylieetteriin . Tämän prosessin laajentaminen teolliseen tuotantoon oli haastavaa; Tällainen tuotanto oli mahdollisesti räjähtävää ja syttyvää.

Compton ja Spedding lähestyivät St. Louisin teollisuusmiestä Edward Mallinckrodtia , jolla oli kokemusta eetteristä. Spedding keskusteli yksityiskohdista Mallinckrodtin kemianinsinöörien Henry W. Farrin ja John R. Ruhoffin kanssa 17. huhtikuuta 1942. Uusi tuotanto luotiin tiukan salailun ilmapiirissä, mutta jo toukokuun puolivälissä 1942 Mallinckrodt esitteli ensimmäiset koenäytteet. Kuusikymmentä tonnia erittäin puhdasta uraanioksidia tuotettiin muutamassa kuukaudessa, ja Mallinckrodt-yritys aloitti toimitukset jo ennen virallisen sopimuksen allekirjoittamista hallituksen kanssa [8] .

Spedding värväsi ryhmäänsä kaksi Amesin kemian professoria, Harley Wilhelmin ja I. B. Jonesin. Spedding ja Wilhelm alkoivat etsiä tapoja valmistaa uraanimetallia oksidista. Tuolloin sitä oli saatavana jauheena, jolla oli voimakas pyroforinen vaikutus. Jauhe voitiin puristaa, sintrata ja varastoida tölkeissä, mutta ydinteknologiassa käytettäväksi uraani täytyi sulattaa ja tehdä harkoiksi. Amesin tiimi havaitsi, että sulaa uraania voitiin kaataa grafiittisäiliöön . Grafiitti reagoi uraanin kanssa, mutta tämä ei ole aiheuttanut suuria vaikeuksia, koska karbidia muodostuu vain kosketuspinnoille.

Metallisen uraanin saamiseksi tutkijat ovat yrittäneet pelkistää uraanioksidia vedyllä, mutta eivät ole onnistuneet. Sitten he tutkivat prosessia, joka tunnetaan nyt nimellä Ames-prosessi , joka kehitettiin alun perin New Hampshiren yliopistossa vuonna 1926. Syyskuuhun 1942 mennessä Amesissa oli valmistettu 4 980 kg:n (10,98 lb) harkko. Lokakuussa se tuotti jo 100 puntaa viikossa. Heinäkuusta 1943 alkaen Mallinckrodt , Union Carbide ja DuPont aloittivat uraanin tuotannon Ames-menetelmällä, ja vuoden 1945 alkuun mennessä heidän oma tuotantonsa Amesissa oli lopetettu. Ames Laboratory ei koskaan muuttanut Chicagoon, mutta 2. joulukuuta 1942 Spedding oli paikalla Chicago Woodpile 1 -reaktorin käynnistyksessä [9 ] .

Uraanin kanssa työskentelyn lisäksi Ames Laboratory tuotti 437 puntaa (198 kg) erittäin puhdasta ceriumia plutoniummetallurgiassa käytettäviin ceriumsulfidupokkaisiin. Huoli maailman rajallisesta uraanin saatavuudesta johti kokeisiin toriumilla , jota voidaan säteilyttää fissioituvan uraani-233:n tuottamiseksi. Toriumille kehitettiin kalsiumin pelkistysprosessi ja tuotettiin noin 4 500 naulaa (2 000 kg) metallia.

Manhattan-projektin jälkeen

Toisen maailmansodan jälkeen Spedding perusti Atomic Energy Commission Institute for Atomic Researchin ja Ames Laboratoryn . Hän johti Ames-laboratoriota sen perustamisesta vuonna 1947 vuoteen 1968. Se perustettiin alun perin Iowa State Collegen pohjalta.

Lisäksi Spedding kehitti ioninvaihtomenetelmän harvinaisten maametallien erottamiseen ja puhdistamiseen käyttämällä ioninvaihtohartseja . Myöhemmin hän käytti ioninvaihtoa isotooppien erottamiseen, mukaan lukien satoja grammoja lähes puhdasta typpi-15:tä.

Marraskuussa 1984 Spedding sai aivohalvauksen. Hän kuoli yllättäen 15. joulukuuta 1984 ja haudattiin Iowan yliopiston hautausmaalle. Hänestä jäivät hänen vaimonsa, tyttärensä ja kolme lastenlasta [9] .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 Frank Harold Spedding // Encyclopædia Britannica 
2. ↑ 1 2 3 4 Frank Harold Spedding // The Biographical Dictionary of Iowa  (englanti) - University of Iowa Press , 2008. - ISBN 978-1-58729-685-7
3. ↑ 1 2 3 4 Frank H. Spedding // Solomon Guggenheim -museo - 1937.
4. ↑ 1 2 Freebase-tietojen lataus - Google .
5. ↑ 1 2 3 https://www.gf.org/fellows/all-fellows/frank-h-spedding/
6. ↑ F.  Spedding . www.nasonline.org . Haettu 27. joulukuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 11. tammikuuta 2020.
7. ↑ Iowan biografinen sanakirja - Iowan yliopiston kirjastot  . uipress.lib.uiowa.edu . Haettu 27. joulukuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 1. helmikuuta 2020.
8. ↑ Mallinckrodt Chemical Works Story  (eng.) (pdf). atomi perintö . Mallinckodt Chemical (1962). Haettu 10. maaliskuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 15. kesäkuuta 2021.
9. ↑ 1 2 FRANK SPEDDING, ATOMIPOMMIEN KEHITTÄMISEN AVAINKUVA , The New York Times  (17. joulukuuta 1984). Arkistoitu alkuperäisestä 30. tammikuuta 2018. Haettu 27.12.2020.

Linkit

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa BIBSYS : 90762913 BNF : 17285326v ISNI : 0000 0001 1052 1764 LCCN : n83825750 NTA : 110093143 NUKAT : n2007121218 VIAF : 33386324 WorldCat VIAF : 33386324