ألفين م. واينبرغ

ألفين مارتن واينبرغ ( 20 أبريل 1915 - 18 أكتوبر 2006) كان فيزيائيًا نوويًا أمريكيًا، شغل منصب مدير مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL ) خلال مشروع مانهاتن وبعده . وصل إلى أوك ريدج، تينيسي ، عام 1945 وبقي هناك حتى وفاته عام 2006. وكان أول من استخدم مصطلح " صفقة فاوستية " لوصف الطاقة النووية.

بعد تخرجه من جامعة شيكاغو ، التي منحته درجة الدكتوراه في الفيزياء الحيوية الرياضية عام 1939، انضم واينبرغ إلى مختبر المعادن التابع لمشروع مانهاتن في سبتمبر 1941. وفي العام التالي أصبح جزءًا من المجموعة النظرية ليوجين ويغنر ، التي كانت مهمتها تصميم المفاعلات النووية التي من شأنها تحويل اليورانيوم إلى بلوتونيوم.

حلّ واينبرغ محل ويغنر كمدير للأبحاث في مختبر أوك ريدج الوطني في عام 1948، وأصبح مديرًا للمختبر في عام 1955. وتحت إدارته، عمل المختبر على برنامج الدفع النووي للطائرات ، وكان رائدًا في العديد من تصميمات المفاعلات المبتكرة، بما في ذلك مفاعلات الماء المضغوط (PWRs) ومفاعلات الماء المغلي (BWRs) التي أصبحت منذ ذلك الحين أنواع المفاعلات السائدة في محطات الطاقة النووية التجارية ، وتصميمات المفاعلات المائية المتجانسة .

في عام 1960، عُيّن واينبرغ في اللجنة الاستشارية العلمية للرئيس في عهد إدارة أيزنهاور ، ثم انضم إليها لاحقًا في عهد إدارة كينيدي . بعد مغادرته مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) في عام 1973، عُيّن مديرًا لمكتب أبحاث وتطوير الطاقة في واشنطن العاصمة عام 1974. وفي العام التالي، أسس معهد تحليل الطاقة في جامعات أوك ريدج المرتبطة (ORAU) وأصبح أول مدير له.

وُلد ألفين مارتن واينبرغ في 20 أبريل 1915 في شيكاغو، إلينوي، ^{[ 1 ]} وهو ابن جاكوب واينبرغ وإيما ليفينسون واينبرغ، ^{[ 2 ]} وهما مهاجران يهوديان روسيان التقيا عام 1905 على متن السفينة التي كانت تقلهما إلى الولايات المتحدة. ^{[ 1 ]} كان لديه أخت أكبر منه تُدعى فاي غولمان، وُلدت في 30 نوفمبر 1910. أصبحت لاحقًا أستاذة علم الاجتماع في جامعة المحيط الهادئ ، ^{[ 3 ] [ 4 ]} وهي والدة دانيال غولمان . التحق بمدرسة ثيودور روزفلت الثانوية في شيكاغو. ^{[ 5 ]}

التحق واينبرغ بجامعة شيكاغو ، حيث حصل منها على درجة البكالوريوس في الفيزياء عام 1935، ثم درجة الماجستير في الفيزياء في العام التالي. ^{[ 6 ]} وحصل على درجة الدكتوراه من جامعة شيكاغو في الفيزياء الحيوية الرياضية عام 1939، عن أطروحته بعنوان " الأسس الرياضية لنظرية الدورية الفيزيائية الحيوية" ، ^{[ 7 ]} تحت إشراف كارل إيكارت . ^{[ 8 ]} وقد أعرب واينبرغ لاحقًا عن أسفه لأنه، باقتصار أطروحته على الأنظمة الخطية ، أغفل أنظمة غير خطية مثيرة للاهتمام ، نال إيليا بريغوجين جائزة نوبل في الكيمياء لدراستها. ^{[ 9 ]}

أثناء إقامته في شيكاغو، عُيّن واينبرغ من قبل عائلة مارغريت ديبريس، الطالبة في جامعة شيكاغو، لتدريسها الرياضيات. ^{[ 8 ]} وتزوجا في 14 يونيو 1940. ^{[ 4 ]} ورُزقا بولدين، ديفيد روبرت واينبرغ وريتشارد ج. واينبرغ. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

درّس واينبرغ في كلية رايت جونيور . تقدّم بطلب للحصول على زمالة من المجلس الوطني للبحوث للدراسة تحت إشراف كينيث إس. كول في جامعة كولومبيا ، وحصل عليها، لكنه لم يلتحق بها، إذ انتقل كول إلى شيكاغو للعمل في مشروع مانهاتن كعالم أحياء إشعاعي. في سبتمبر 1941، استقطب إيكارت وصموئيل أليسون واينبرغ للعمل في مختبر المعادن التابع لجامعة شيكاغو ، حيث كانا بحاجة إلى شخص للعمل على حسابات التقاط النيوترونات التي أجراها أليسون . ^{[ 12 ]}

في أوائل عام 1942، ركّز آرثر كومبتون فرق مشروع مانهاتن المختلفة العاملة على البلوتونيوم في جامعة شيكاغو. وقد استقطب هذا العديد من كبار العلماء، بمن فيهم هربرت أندرسون ، وبرنارد فيلد ، وإنريكو فيرمي ، وليو زيلارد ، ووالتر زين من جامعة كولومبيا، وإدوارد كروتز ، وجيلبرت بلاس ، ويوجين ويغنر ، وجون ويلر من جامعة برينستون . وأصبح واينبرغ أحد تلاميذ ويغنر. ^{[ 13 ]}

قاد ويغنر المجموعة النظرية في مختبر المعادن، والتي ضمت ألفين واينبرغ، وكاثرين واي ، وغيل يونغ، وإدوارد كرويتز. تمثلت مهمة المجموعة في تصميم مفاعلات نووية إنتاجية لتحويل اليورانيوم إلى بلوتونيوم. في ذلك الوقت، كانت المفاعلات مجرد فكرة نظرية، ولم يصل أي مفاعل إلى حالة التشغيل الحرجة. في يوليو 1942، اختار ويغنر تصميمًا متحفظًا بقدرة 100 ميغاواط، مع مُعدِّل نيوتروني من الجرافيت وتبريد بالماء. ^{[ 14 ]} كان اختيار الماء كمبرد مثيرًا للجدل آنذاك. كان من المعروف أن الماء يمتص النيوترونات ، مما يقلل من كفاءة المفاعل، لكن ويغنر كان واثقًا من صحة حسابات مجموعته وأن الماء سيفي بالغرض، في حين أن الصعوبات التقنية المصاحبة لاستخدام الهيليوم أو المعدن السائل كمبردات ستؤخر المشروع. ^{[ 15 ]}

بعد أن تولى فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي مشروع مانهاتن، أوكل مسؤولية التصميم التفصيلي وبناء المفاعلات إلى شركة دوبونت . ونشأت خلافات بين الشركة وويغنر وفريقه. ومن أبرز الاختلافات بين تصميم مفاعل ويغنر وتصميم دوبونت زيادة عدد أنابيب المعالجة من 1500 أنبوب في مصفوفة دائرية إلى 2004 أنابيب في مصفوفة مربعة، وخفض الطاقة من 500 ميغاواط إلى 250 ميغاواط. وقد أثبت قرار دوبونت بإضافة أنابيب إضافية للمفاعل جدواه عندما أصبح التسمم النيوتروني مشكلة في مفاعل B في موقع هانفورد . إذ سمحت الأنابيب الإضافية بزيادة حمولة الوقود للتغلب على التسمم. وبدونها، كان سيتعين تشغيل المفاعل بطاقة منخفضة حتى يتم حرق كمية كافية من شوائب البورون في الجرافيت للوصول إلى طاقته الكاملة، مما كان سيؤخر التشغيل الكامل لمدة تصل إلى عام. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

مع بدء تشغيل المفاعلات في هانفورد، وجّه مختبر المعادن اهتمامه مجددًا إلى التصاميم النظرية. وقد دفع اكتشاف الانشطار التلقائي في البلوتونيوم المُنتَج في المفاعلات نتيجة التلوث بالبلوتونيوم-240، ويغنر إلى اقتراح التحوّل إلى إنتاج اليورانيوم-233 من الثوريوم ، إلا أن مختبر لوس ألاموس واجه هذا التحدي بتطوير تصميم سلاح نووي من نوع الانفجار الداخلي . ^{[ 18 ]} كما أثار ويغنر اهتمامه إمكانية التخلص من الكثير من تعقيدات المفاعل عن طريق وضع اليورانيوم في محلول أو معلق في الماء الثقيل . وقد سعى مختبر المعادن إلى إيجاد طريقة لتحقيق ذلك. ^{[ 19 ]}

من بين التصاميم المتنافسة، اقترح واينبرغ مفاعل الماء المضغوط ، الذي أصبح في نهاية المطاف التصميم الأكثر شيوعًا. ^{[ 20 ]} لم يكن هذا سوى واحد من الاحتمالات العديدة التي ناقشها واينبرغ وزملاؤه في شيكاغو وأوك ريدج. وفي وقت لاحق، كتب:

في تلك الأيام الأولى، استكشفنا جميع أنواع مفاعلات الطاقة، وقارنّا بين مزايا وعيوب كل نوع. كان عدد الاحتمالات هائلاً، إذ توجد احتمالات عديدة لكل مكون من مكونات المفاعل - الوقود، والمبرد، والمهدئ. قد تكون المادة الانشطارية ^233U أو ^235U أو ^239Pu ؛ وقد يكون المبرد: ماءً، أو ماءً ثقيلاً، أو غازاً، أو معدناً سائلاً؛ وقد يكون المهدئ: ماءً، أو ماءً ثقيلاً، أو بريليوم، أو جرافيت - أو، في مفاعل النيوترونات السريعة، لا يوجد مهدئ. لقد حسبتُ أنه لو أحصينا جميع تركيبات الوقود والمبرد والمهدئ، لأمكننا تحديد حوالي ألف مفاعل مختلف. وهكذا، في بداية الطاقة النووية، كان علينا أن نختار الاحتمالات التي نتابعها، وتلك التي نتجاهلها. ^{[ 21 ]}

كتب واينبرغ أن النجاح النهائي لمفاعل الماء المضغوط لم يكن يعود إلى خصائص الماء المميزة بقدر ما كان يعود إلى قرار تشغيل النموذج الأولي للمفاعل الحراري للغواصة من طراز مارك 1 بنسخة مضغوطة من مفاعل اختبار المواد في أوك ريدج. وبمجرد نجاح استخدام الماء المضغوط، أصبحت الخيارات الأخرى مكلفة للغاية، ^{[ 22 ]} لكن واينبرغ ظل مهتمًا بها. ووفقًا لفريمان دايسون ، كان واينبرغ رائدًا نوويًا وحيدًا أيّد جميع تصاميم المفاعلات المتاحة. ^{[ 23 ]}

في عام 1945، قبل ويغنر منصب مدير الأبحاث في مختبرات كلينتون في أوك ريدج، تينيسي ، والتي كان يعمل بها آنذاك حوالي 800 موظف. واصطحب معه تلاميذه غيل يونغ ، وكاثرين واي، وواينبرغ. وكان واينبرغ أول من وصل إلى أوك ريدج في مايو 1945، ^{[ 24 ]} وأصبح رئيسًا لقسم الفيزياء في عام 1946. ^{[ 25 ]} ولكن بعد أن تولت لجنة الطاقة الذرية مسؤولية إدارة المختبر من مشروع مانهاتن في بداية عام 1947، شعر ويغنر بعدم ملاءمته للدور الإداري في البيئة الجديدة، فغادر أوك ريدج في نهاية صيف عام 1947 وعاد إلى جامعة برينستون. ^{[ 26 ]}

انتقلت إدارة مختبرات كلينتون من شركة مونسانتو إلى جامعة شيكاغو في مايو 1947، ثم إلى شركة يونيون كاربايد في ديسمبر من العام نفسه. ^{[ 27 ]} أوصت اللجنة الاستشارية العامة المؤثرة التابعة لهيئة الطاقة الذرية، برئاسة ج. روبرت أوبنهايمر ، بتركيز جميع أعمال المفاعلات في مختبر أرغون الوطني ، الذي خلف مختبر المعادن، بالقرب من شيكاغو. كما واجه المختبر منافسة على الموظفين والموارد من مختبر بروكهافن الوطني الذي أُنشئ حديثًا بالقرب من نيويورك. كانت الروح المعنوية متدنية، ولم يُعثر على من يتولى منصب مدير الأبحاث في المختبر، الذي أُعيد تسميته إلى مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) في يناير 1948. رفض ستة أشخاص على الأقل المنصب قبل أن يطلب نيلسون (باني) روكر، المدير بالنيابة لشركة يونيون كاربايد، من واينبرغ تولي منصب مدير الأبحاث في مارس 1948. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

عُيّن واينبرغ مديرًا في عام 1955. وكان يجلس غالبًا في الصف الأمامي في اجتماعات المعلومات الخاصة بقسم مختبر أوك ريدج الوطني، ويطرح السؤال الأول، الذي غالبًا ما يكون عميقًا، بعد كل محاضرة علمية. بالنسبة للعلماء الشباب الذين يقدمون عروضهم التقديمية الأولى، قد تكون التجربة مخيفة، ولكنها كانت أيضًا مثيرة ومحفزة. وعندما سُئل عن كيفية إيجاده الوقت لحضور كل اجتماع، أجاب واينبرغ مازحًا: "لم يكن لدينا وزارة طاقة في ذلك الوقت". ^{[ 25 ]}

مفاعلات الملح المنصهر

في عهد واينبرغ، حوّل مختبر أوك ريدج الوطني تركيزه إلى نسخة مدنية من مفاعل الملح المنصهر المقاوم للانصهار النووي ، متخليًا عن فكرة الجيش "العبثية" ^{[ 35 ]} المتعلقة بالطائرات التي تعمل بالطاقة النووية. وحققت تجربة مفاعل الملح المنصهر رقمًا قياسيًا في التشغيل المتواصل، وكانت الأولى التي تستخدم الثوريوم المشع لإنتاج اليورانيوم-233 كوقود. كما استخدمت البلوتونيوم-239 واليورانيوم-235 القياسي الموجود في الطبيعة . كان يُعرف مفاعل الملح المنصهر (MSR) باسم "مفاعل الكيميائيين" لأنه طُرح أساسًا من قِبل كيميائيين (راي بريانت وإد بيتيس (مهندس) من مختبر أوك ريدج الوطني، وفينس كالكنز من وكالة حماية البيئة الوطنية)، ^{[ 34 ]} ولأنه كان يستخدم محلولًا كيميائيًا من الأملاح المنصهرة التي تحتوي على الأكتينيدات (اليورانيوم، والثوريوم، و/أو البلوتونيوم) في ملح حامل، يتكون غالبًا من البريليوم (BeF₂ ₎ والليثيوم ( LiF) (المستنفد نظائريًا من الليثيوم-6 لمنع امتصاص النيوترونات المفرط أو إنتاج التريتيوم)  - FLiBe . ^{[ 36 ]} كما أتاح مفاعل الملح المنصهر إمكانية تغيير التركيب الكيميائي للملح المنصهر أثناء تشغيل المفاعل لإزالة نواتج الانشطار وإضافة وقود جديد أو تغيير الوقود، وكل ذلك يُسمى "المعالجة المباشرة". ^{[ 37 ]}

قيادة

في عام 1958، شارك واينبرغ في تأليف أول كتاب مدرسي عن المفاعلات النووية، بعنوان " النظرية الفيزيائية لمفاعلات السلسلة النيوترونية" ، مع ويغنر. وفي العام التالي، 1959، انتُخب رئيسًا للجمعية النووية الأمريكية ، وفي عام 1960، بدأ العمل في اللجنة الاستشارية العلمية للرئيس في عهد إدارتي أيزنهاور وكينيدي . ^{[ 39 ]} ابتداءً من عام 1945، وبحصوله على براءة الاختراع رقم 2,736,696، سجّل واينبرغ، غالبًا بالتعاون مع ويغنر، العديد من براءات الاختراع المتعلقة بتقنية مفاعلات الماء الخفيف (LWR) التي زوّدت الولايات المتحدة بالمفاعلات النووية الأساسية. ومن أهم أنواع مفاعلات الماء الخفيف مفاعلات الماء المضغوط (PWR) ومفاعلات الماء المغلي (BWR)، والتي تُستخدم في الدفع البحري والطاقة النووية التجارية. ^{[ 40 ]} في عام 1965، عُيّن نائبًا لرئيس قسم الطاقة النووية في شركة يونيون كاربايد. ^{[ 41 ]}

في ورقة بحثية عام 1971، استخدم واينبرغ لأول مرة مصطلح " صفقة فاوستية " لوصف الطاقة النووية:

لقد أبرمنا نحن العاملين في مجال الطاقة النووية صفقةً مشؤومةً مع المجتمع. فمن جهة، نقدم - في المفاعل النووي التحفيزي (أي المفاعل المُنتِج) - مصدراً لا ينضب للطاقة. حتى على المدى القصير، عندما نستخدم المفاعلات التقليدية، فإننا نقدم طاقةً أرخص من الطاقة المُستمدة من الوقود الأحفوري. علاوةً على ذلك، فإن هذا المصدر من الطاقة، عند استخدامه بالشكل الأمثل، يكاد يكون غير مُلوِّث. فبينما تُصدر مواقد الوقود الأحفوري أكاسيد الكربون والنيتروجين والكبريت... لا يوجد سبب جوهري يدعو الأنظمة النووية إلى إصدار أي مُلوِّث باستثناء الحرارة وآثار النشاط الإشعاعي. لكن الثمن الذي نطلبه من المجتمع مقابل هذا المصدر السحري هو يقظةٌ واستدامةٌ لمؤسساتنا الاجتماعية، وهو أمرٌ لم نعتد عليه إطلاقاً. ^{[ 42 ]}

أقال نيكسون واينبرغ من منصبه في مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) عام 1973 بعد 18 عامًا قضاها مديرًا للمختبر، وذلك لاستمراره في الدعوة إلى تعزيز السلامة النووية واستخدام مفاعلات الملح المنصهر (MSRs)، بدلًا من مفاعل التوليد السريع للمعادن السائلة (LMFBR) الذي اختارته الإدارة، والذي عُيّن مدير قسم المفاعلات في هيئة الطاقة الذرية، ميلتون شو ، لتطويره. وقد أدى إقالة واينبرغ إلى توقف تطوير مفاعل الملح المنصهر فعليًا، نظرًا لكونه غير معروف تقريبًا لدى المختبرات النووية الأخرى والمتخصصين. ^{[ 43 ]} شهد مختبر أوك ريدج الوطني انتعاشًا وجيزًا لأبحاث مفاعل الملح المنصهر في إطار اهتمامات إدارة كارتر بمنع الانتشار النووي، وتُوّج ذلك بإصدار ORNL-TM-7207، بعنوان "الخصائص التصميمية المفاهيمية لمفاعل ملح منصهر مُشوّه ذي تغذية أحادية"، من إعداد إنجل وآخرون ، والذي لا يزال يُعتبر من قِبل الكثيرين "التصميم المرجعي" لمفاعلات الملح المنصهر التجارية. ^{[ 44 ] [ 45 ]}

• جائزة الشاب الأمريكي المتميز لهذا العام (1950-1951) ^{[ 8 ]}
• انتُخب لعضوية الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم (1960) ^{[ 51 ]}
• انتُخب لعضوية الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة (1961) ^{[ 52 ]}
• جائزة إرنست أورلاندو لورانس (1960) ^{[ 53 ]}
• جائزة الذرات من أجل السلام (1960) ^{[ 54 ]}
• عضو منتخب في الجمعية الفلسفية الأمريكية (1977) ^{[ 55 ]}
• جائزة إنريكو فيرمي (1980) ^{[ 8 ]}

• النظرية الفيزيائية لمفاعلات السلسلة النيوترونية ، ألفين م. واينبرغ ويوجين ب. ويغنر، مطبعة جامعة شيكاغو، 1958.
• تأملات في العلوم الكبرى ، كامبريدج: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 1967.
• العصر النووي الثاني: بداية جديدة للطاقة النووية ، ألفين م. واينبرغ؛ روس مانينغ، محرر؛ نيويورك: براغر، 1985؛ رقم ISBN 0-030-04144-9.
• مواصلة الحوار النووي: مقالات مختارة ، ألفين م. واينبرغ؛ مختارة مع تعليقات تمهيدية بقلم راسل م. بول؛ لا غرانج بارك، إلينوي: الجمعية النووية الأمريكية، 1985؛ رقم ISBN 0-8944-8552-0.
• الدفاعات الاستراتيجية والحد من التسلح ، حرره ألفين م. واينبرغ وجاك ن. باركنبوس. نيويورك: دار باراغون، 1988؛ رقم ISBN 0-887-02218-9.
• الاستقرار والدفاعات الاستراتيجية ، حرره جاك ن. باركنبوس وألفين م. واينبرغ، واشنطن العاصمة: مطبعة معهد واشنطن، 1989؛ رقم ISBN 0-887-02046-1.
• التفاعلات النووية: العلم وما وراء العلم ، المعهد الأمريكي للفيزياء، 1992؛ رقم ISBN 0-88318-861-9.
• العصر النووي الأول: حياة وأزمنة مُصلِح تكنولوجي ، نيويورك: دار نشر AIP، 1994. ISBN 1-56396-358-2. السيرة الذاتية لـ واينبرغ، التي تغطي الفترة من أوائل الأربعينيات إلى أوائل التسعينيات.

• جونسون، ليلاند؛ شافر، دانيال (1994). مختبر أوك ريدج الوطني: الخمسون عامًا الأولى . نوكسفيل: مطبعة جامعة تينيسي. ISBN 978-0-87049-853-4.
• زانتون، أندرو (1992). ذكريات يوجين ب. ويغنر . بلينوم. ISBN 0-306-44326-0.
• وادزورث، جيفري (2008). "ألفين م. واينبرغ 1915-2006". تكريمات تذكارية . 12. الأكاديمية الوطنية للهندسة: 332-337 .
• واينبرغ، ألفين (1994). العصر النووي الأول: حياة وأزمنة مُصلِح تكنولوجي . نيويورك: مطبعة AIP. ISBN 1-56396-358-2.
• موسوعة الشخصيات العالمية 2004. لندن: يوروبا. 2003.ISBN 978-1-85743-217-6. OCLC 59342773 . 

• نصب ألفين واينبرغ التذكاري
• مقابلة صوتية أجراها إس إل سانجر مع ألفين واينبرغ عام 1986 ضمن مشروع أصوات مانهاتن
• أوراق ألفين واينبرغ (دليل البحث) مؤرشفة في 10 أغسطس 2016، على موقع Wayback Machine ، مكتبات جامعة تينيسي نوكسفيل
• سيرة ذاتية من مختبر أوك ريدج الوطني