‘Oppenheimer’: Ya, benar-benar ada reaktor nuklir di bawah lapangan sepak bola.

Selama dua tahun waktu saya sebagai mahasiswa di College of Chicago, gedung asrama saya, kafetaria saya, dan perpustakaan tempat saya bekerja semuanya berdiri di blok yang sama dengan lokasi reaktor nuklir buatan manusia pertama di dunia.

Pada pandangan pertama, Anda tidak akan benar-benar tahu seberapa besar bentangan tanah di Taman Hyde Chicago ini membentuk Zaman Atom. Di antara hiruk pikuk siswa, Anda mungkin lebih teralihkan oleh warna cerah krayon dari asrama Max Palevsky, arsitektur brutal Perpustakaan Regenstein yang mengesankan, atau bahkan kubah kaca Perpustakaan Mansueto. Namun, lihat melewatinya, dan Anda akan melihat patung perunggu karya Henry Moore, berjudul “Energi Nuklir”, untuk memperingati pembangunan reaktor – dan momen di tahun 1942 ketika menjadi kritis.

Reaktor nuklir yang sama itu muncul sangat singkat di reaktor Christopher Nolan Oppenheimer, ketika fisikawan J. Robert Oppenheimer (Cillian Murphy) melakukan perjalanan ke Chicago untuk memeriksa kemajuan rekan-rekannya di Proyek Manhattan. Dia bertemu fisikawan seperti Enrico Fermi (Danny Deferrari) dan Leo Szilard (Máté Haumann), yang memastikan bahwa mereka telah berhasil merekayasa reaksi nuklir buatan manusia yang pertama. Bagaimana mereka melakukannya? Dengan Chicago Pile-1, atau CP-1: reaktor yang terbuat dari batu bata grafit, dibangun di bawah lapangan sepak bola di kampus perguruan tinggi yang aktif.

Adegan itu hampir tidak memakan waktu dalam epik berdurasi tiga jam itu Oppenheimer, tetapi ilmu di baliknya sangat penting untuk pembuatan bom atom. Tidak hanya itu, konstruksi CP-1 cukup menarik sehingga bisa dengan mudah menjadi filmnya sendiri. Bagaimana cara kerjanya? Apakah itu meninggalkan radiasi di kampus UChicago? Dan mungkin yang paling aneh dari semuanya, Mengapa itu dibangun di bawah lapangan sepak bola?

Apa itu CP-1, dan mengapa penting bagi Proyek Manhattan?

Saat Proyek Manhattan berlangsung, beberapa hal menjadi jelas. Pertama, para ilmuwan harus menentukan apakah mengendalikan reaksi berantai nuklir itu mungkin.

Prinsip reaksi berantai sudah dipahami dengan baik pada saat ini. “Jika inti yang sangat berat – dalam hal ini uranium – menyerap neutron, mereka akan membelah, dan mereka akan pecah berkeping-keping dan melepaskan sejumlah energi sehingga inti terbang dan semuanya menjadi lebih panas,” Peter Littlewood, Ketua Departemen Fisika UChicago, menjelaskan kepada Mashable dalam sebuah wawancara telepon. “Untuk setiap inti yang pecah, Anda menghasilkan tiga neutron ekstra. Dan jika neutron ini ditangkap oleh yang lain, maka Anda mendapatkan sembilan dan terus membangun. Itulah yang kami sebut reaksi berantai.”

Selain mencari tahu bagaimana mengendalikan reaksi semacam itu, para ilmuwan juga membutuhkan bahan fisil yang cukup, seperti plutonium atau uranium, untuk ditempatkan di bom uji, serta bom yang akan dijatuhkan pemerintah AS di Hiroshima dan Nagasaki.

Masukkan CP-1. Pada bulan November 1942, Fermi dan anggota lain dari Laboratorium Metalurgi UChicago — yang mempelajari plutonium — membangun CP-1 di lapangan squash di bawah tribun sepak bola barat Lapangan Stagg Universitas. Stagg pernah menjadi tuan rumah tim sepak bola UChicago. Namun, Fermi dan rekannya tidak perlu khawatir mengganggu permainan atau latihan sepak bola mengingat Presiden Universitas Robert Maynard Hutchins telah mengakhiri program sepak bola universitas yang cukup dominan pada tahun 1939.

“Saya pikir itu adalah hal yang baik bagi negara untuk memiliki satu universitas penting yang menghentikan sepak bola,” kata Hutchins kepada para siswa dalam pidato tahun 1940. “Tidak diragukan lagi, secara keseluruhan, permainan ini telah menjadi hambatan besar bagi pendidikan di Amerika Serikat.” (Olahraga kembali pada tahun 1969, meskipun pada saat itu Lapangan Stagg lama telah digantikan oleh Perpustakaan Regenstein.)

Berkat penolakan tiba-tiba UChicago terhadap atletik, pembangunan CP-1 berlanjut hingga 2 Desember 1942, ketika reaktor tersebut menghasilkan reaksi berantai nuklir mandiri pertama buatan manusia. Dengan pengetahuan bahwa reaksi semacam itu mungkin terjadi, pembangunan reaktor nuklir di Hanford, Washington, dimulai, di mana produksi plutonium untuk bom Trinity Check dan bom dijatuhkan di atas Nagasaki berlangsung. CP-1 sendiri tidak bertanggung jawab atas produksi plutonium apa pun.

“CP-1 dirancang sebagai eksperimen. Itu tidak dirancang untuk melakukan apa pun selain membuktikan bahwa prinsip itu berhasil,” kata Peter Littlewood, Ketua Departemen Fisika UChicago, kepada Mashable dalam wawancara telepon. “Tapi mereka sangat yakin bahwa itu berhasil sehingga mereka telah merancang reaktor Hanford sebelum percobaan selesai.” Konstruksi di Hanford hanya memakan waktu 18 bulan.

Bagaimana cara kerja CP-1?

CP-1, menurut “Oppenheimer.”
Kredit: Tangkapan layar: Gambar Common

Fermi sendiri menggambarkan CP-1 sebagai “tumpukan batu bata hitam dan kayu kayu mentah”. Jadi bagaimana struktur “kasar” seperti itu, dengan lebar 20 kaki dan tinggi 25 kaki, menciptakan reaksi berantai yang monumental?

Di atas blok grafit, CP-1 juga mengandung pelet uranium yang lebih kecil, yang akan membantu memulai reaksi berantai sejak awal. Grafit berfungsi sebagai “moderator” untuk reaksi. “Ini memperlambat neutron dan membuatnya lebih mudah diserap oleh atom uranium,” Littlewood menjelaskan dalam e mail.

Tetapi bentuk kontrol terakhir datang dalam bentuk batang kayu panjang yang dilapisi kadmium, yang menyerap neutron. “Ketika semua batang kendali didorong masuk, tidak ada yang terjadi,” kata Littlewood. “Kemudian Anda menarik batang kendali, dan setiap kali Anda melakukannya, ada sedikit ledakan energi.” Fermi dan timnya memantau semburan energi ini, mengamati kekuatan yang terkumpul dan menghitung seberapa jauh untuk menarik batang kendali sampai energinya mandiri.

Apakah percobaan CP-1 aman?

Mari kita melakukan kunjungan lapangan ke reaktor nuklir…di bawah lapangan sepak bola.
Kredit: Tangkapan layar: Gambar Common

Setelah mengetahui bahwa saya menghabiskan sebagian besar waktu saya di UChicago nongkrong di sekitar lokasi reaktor nuklir tua, saya agak khawatir. Apakah saya akan lulus dari sekolah dengan kepala ekstra?

Di satu sisi, setiap grup tur yang melewati patung Moore mendapat jaminan bahwa situs tersebut bukan bahaya radioaktif. Di sisi lain, seorang profesor tua saya pernah memberi tahu kelas saya tentang rumor bahwa kafe di Perpustakaan Regenstein telah dipindahkan dari ruang bawah tanah ke lantai pertama karena jejak radiasi yang ditemukan di ruang bawah tanah. (Untuk menempatkannya dalam perspektif: Saya dan banyak siswa UChicago lainnya telah menghabiskan lebih banyak waktu di ruang bawah tanah perpustakaan itu daripada yang dilakukan Cillian Murphy menatap langsung ke kamera di Oppenheimer.)

Untungnya, Littlewood meyakinkan saya bahwa bukan itu masalahnya. “Saya telah mendengar rumor itu, tetapi tidak benar-benar dari sumber yang memiliki reputasi baik, jadi saya tidak membelinya.”

Dia melanjutkan: “Hal lainnya adalah radiasi ada di mana-mana, dan sangat mudah ditemukan. Mungkinkah ada kontaminasi radioaktif yang permanen? Itu akan tergantung pada seberapa baik mereka membersihkan bahan fisil atau apa yang mereka lakukan dengannya. Pada saat itu, dan tentunya setelah Perang Dingin, kami sangat lalai dalam menangani bahan radioaktif… Tapi jumlah radiasi yang dihasilkan oleh CP-1 mungkin sangat kecil.” Grafit juga bisa menyerap sebagian radiasi, bertindak sebagai pelindung dalam pengaturan yang tidak memiliki pelindung.

Menambah jaminan ini? Dalam cerita NPR 2019, petugas keamanan radiasi UChicago James Marsicek menggunakan penghitung Geiger untuk mengukur radiasi di sekitar Stagg Discipline. Penghitung secara konsisten mengukur 0,02 milirem per jam, cukup mengambil radiasi latar yang terjadi secara alami di sekitar kita.

Tak satu pun dari ini adalah informasi yang akan Anda dapatkan Oppenheimer – sebuah movie yang sudah penuh dengan ilmu pengetahuan selama beberapa dekade – tetapi penting untuk memahami seberapa banyak upaya yang dilakukan untuk Proyek Manhattan. Sekilas CP-1 dalam movie menyembunyikan cerita tentang lapangan sepak bola yang ditinggalkan, pembangkit listrik yang dibangun dengan tergesa-gesa, dan bahkan kekhawatiran (sekarang sudah reda) tentang perpustakaan radioaktif. Tapi Littlewood dengan cepat menunjukkan bahwa peran CP-1 di Proyek Manhattan hanyalah sebagian dari dampaknya.

Ketika CP-1 menjadi kritis, Littlewood mengatakan bahwa “menjadi jelas, pada saat itu, bahwa Anda dapat menggunakan tenaga nuklir untuk menghasilkan energi. Setelah perang, ada pekerjaan dari pemerintah untuk melakukan itu. Itu melibatkan mendirikan apa yang menjadi Lab Nasional Argonne, yang berjarak sekitar 25 mil barat daya kota. Lab Nasional Argonne adalah tempat yang merancang dan membangun set reaktor nuklir pertama dan membentuk prototipe dari hal-hal yang telah menyebar ke seluruh dunia. Jadi ini adalah kasus pedang menjadi mata bajak.”

Adapun pemikiran Departemen Fisika UChicago tentang Oppenheimer? “Kami fisikawan, jadi kami tidak terbiasa bersemangat,” kata Littlewood. “Saya yakin kami mungkin akan melakukan pemutaran pribadi di beberapa titik untuk siswa kami.

Oppenheimer sekarang ada di bioskop.