شيكاغو بايل-1

كان مفاعل شيكاغو بايل-1 ( CP-1 ) أول مفاعل نووي اصطناعي . في 2 ديسمبر 1942، بدأ أول تفاعل نووي متسلسل ذاتي الاستدامة من صنع الإنسان في CP-1 خلال تجربة قادها إنريكو فيرمي . كان التطوير السري للمفاعل أول إنجاز تقني كبير لمشروع مانهاتن ، وهو جهد الحلفاء لإنتاج أسلحة نووية خلال الحرب العالمية الثانية . طُوّر CP-1 في مختبر المعادن بجامعة شيكاغو ، وبُني تحت المدرجات الغربية لساحة ستاغ الأصلية . على الرغم من أن قادة المشروع المدنيين والعسكريين كانوا متخوفين من احتمال حدوث تفاعل متسلسل كارثي، إلا أنهم وثقوا بحسابات فيرمي المتعلقة بالسلامة وقرروا إمكانية إجراء التجربة في منطقة مكتظة بالسكان. وصف فيرمي المفاعل بأنه "كومة بدائية من الطوب الأسود والأخشاب". ^{[ 5 ]}

بعد سلسلة من المحاولات، تم تجميع المفاعل الناجح في نوفمبر 1942 بواسطة فريق مكون من حوالي 30 شخصًا، ضمّ بالإضافة إلى فيرمي، العلماء ليو زيلارد (الذي كان قد وضع سابقًا فكرة عن التفاعل المتسلسل غير الانشطاري )، وليونا وودز ، وهيربرت إل. أندرسون ، ووالتر زين ، ومارتن دي. ويتاكر ، وجورج ويل . استخدم المفاعل اليورانيوم الطبيعي. تطلّب ذلك كمية كبيرة جدًا من المواد للوصول إلى حالة التفاعل الحرجة، إلى جانب الجرافيت المستخدم كمهدئ للنيوترونات . احتوى المفاعل على 45000 كتلة من الجرافيت فائق النقاء تزن 360 طنًا قصيرًا (330 طنًا متريًا ) ، وتم تزويده بالوقود من 5.4 طن قصير (4.9 طن متري) من معدن اليورانيوم و 45 طنًا قصيرًا (41 طنًا متريًا) من أكسيد اليورانيوم . على عكس معظم المفاعلات النووية اللاحقة، لم يكن لديه نظام حماية من الإشعاع أو نظام تبريد لأنه كان يعمل بقدرة منخفضة جدًا - حوالي نصف واط. ومع ذلك، فإن نجاح المفاعل يعني أنه يمكن التحكم في التفاعل المتسلسل ودراسة التفاعل النووي واستخدامه.

انطلقت مساعي بناء المفاعل النووي نتيجةً للقلق من تفوق ألمانيا النازية العلمي الكبير. وقد شكّل نجاح مفاعل شيكاغو بايل-1 في إحداث التفاعل المتسلسل أول دليلٍ واضح على جدوى استخدام الحلفاء للطاقة النووية عسكريًا، فضلًا عن حقيقة الخطر المتمثل في إمكانية نجاح ألمانيا النازية في إنتاج أسلحة نووية. سابقًا، كانت تقديرات الكتل الحرجة حساباتٍ تقريبية، مما أدى إلى شكوكٍ كبيرة حول حجم قنبلةٍ افتراضية. وقد مهّد الاستخدام الناجح للجرافيت كمُهدِّئ الطريق للتقدم في جهود الحلفاء، بينما تعثّر البرنامج الألماني جزئيًا بسبب الاعتقاد بضرورة استخدام الماء الثقيل النادر والمكلف لهذا الغرض. وقد أغفل الألمان أهمية شوائب البورون والكادميوم في عينات الجرافيت التي أجروا عليها اختبار صلاحيته كمُهدِّئ، في حين استفسر ليو زيلارد وإنريكو فيرمي من الموردين عن أكثر أنواع التلوث شيوعًا في الجرافيت بعد فشل الاختبار الأول. وبناءً على ذلك، حرصوا على إجراء الاختبار التالي باستخدام جرافيت خالٍ تمامًا منهما. واتضح لاحقًا أن كلاً من البورون والكادميوم من السموم القوية للنيوترونات .

في عام 1943، نُقل المفاعل CP-1 إلى الموقع A ، وهو منشأة بحثية أُنشئت خلال الحرب بالقرب من شيكاغو، حيث أُعيد تهيئته ليصبح المفاعل CP-2. وظلّ المفاعل قيد التشغيل لأغراض البحث حتى عام 1954، حين تم تفكيكه ودفنه. أُزيلت المدرجات في مطار ستاغ في أغسطس 1957، ويُشير الآن نصب تذكاري إلى موقع التجربة، الذي يُعدّ اليوم معلمًا تاريخيًا وطنيًا ومعلمًا من معالم شيكاغو .

طُرحت فكرة التفاعل الكيميائي المتسلسل لأول مرة عام 1913 من قِبل الكيميائي الألماني ماكس بودنشتاين، وذلك لوصف حالة تتفاعل فيها جزيئتان لتكوين ليس فقط نواتج التفاعل النهائية، بل أيضًا جزيئات غير مستقرة قادرة على التفاعل مع المواد الأصلية لتحفيز المزيد من التفاعلات. ^{[ 6 ]} أما مفهوم التفاعل النووي المتسلسل، فقد افترضه العالم المجري ليو زيلارد لأول مرة في 12 سبتمبر 1933. ^{[ 7 ]} أدرك زيلارد أنه إذا أنتج التفاعل النووي نيوترونات أو نيوترونات ثنائية ، والتي بدورها تسببت في تفاعلات نووية أخرى، فقد تكون العملية ذاتية الاستمرار. اقترح زيلارد استخدام مخاليط من نظائر معروفة أخف وزنًا تُنتج كميات وفيرة من النيوترونات، كما فكّر في إمكانية استخدام اليورانيوم كوقود. ^{[ 8 ]} وقدّم براءة اختراع لفكرته عن مفاعل نووي بسيط في العام التالي. ^{[ 9 ]} فتح اكتشاف الانشطار النووي على يد الكيميائيين الألمانيين أوتو هان وفريتز ستراسمان عام 1938، ^{[ 10 ] [ 11 ]} وتفسيره النظري (وتسميته) من قبل متعاونيهما ليز مايتنر وأوتو فريش ، ^{[ 12 ] [ 13 ]} الباب أمام إمكانية إحداث تفاعل نووي متسلسل باستخدام اليورانيوم، إلا أن التجارب الأولية لم تنجح. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

لكي يحدث التفاعل المتسلسل، كان على ذرات اليورانيوم المنشطرة أن تُصدر نيوترونات إضافية للحفاظ على استمرار التفاعل. في جامعة كولومبيا بنيويورك، تعاون الفيزيائي الإيطالي إنريكو فيرمي مع الأمريكيين جون دانينغ ، وهيربرت ل. أندرسون ، ويوجين ت. بوث ، وجي. نوريس غلاسو ، وفرانسيس ج. سلاك لإجراء أول تجربة انشطار نووي في الولايات المتحدة في 25 يناير 1939. ^{[ 18 ] [ 19 ]} أكدت الدراسات اللاحقة أن الانشطار ينتج بالفعل نيوترونات سريعة. ^{[ 20 ] [ 21 ]} حصل زيلارد على إذن من رئيس قسم الفيزياء في كولومبيا، جورج ب. بيغرام ، لاستخدام مختبر لمدة ثلاثة أشهر، وأقنع والتر زين بالانضمام إليه كشريك في البحث. ^{[ 22 ]} أجروا تجربة بسيطة في الطابق السابع من قاعة بوبين بجامعة كولومبيا، باستخدام مصدر راديوم-بيريليوم لقذف اليورانيوم بالنيوترونات. واكتشفوا تكاثرًا ملحوظًا للنيوترونات في اليورانيوم الطبيعي، مما يثبت إمكانية حدوث تفاعل متسلسل. ^{[ 23 ]}

كان فيرمي وسيلارد لا يزالان يعتقدان أن صنع قنبلة ذرية سيتطلب كميات هائلة من اليورانيوم ، ولذلك ركزا على إنتاج تفاعل متسلسل مُتحكم به. ^{[ 24 ]} حثّ فيرمي ألفريد أو سي نير على فصل نظائر اليورانيوم لتحديد المكون الانشطاري، وفي 29 فبراير 1940، فصل نير أول عينة من اليورانيوم-235 ، والتي تم التأكد من أنها المادة الانشطارية المعزولة بعد إرسالها بالبريد إلى دانينغ في جامعة كولومبيا. ^{[ 25 ]} عندما كان فيرمي يعمل في روما بإيطاليا، اكتشف أن تصادمات النيوترونات مع مُعدِّلات النيوترونات يمكن أن تُبطئ النيوترونات، مما يزيد من احتمالية التقاطها بواسطة نوى اليورانيوم، مُسببةً انشطار اليورانيوم. ^{[ 26 ] [ 27 ]} اقترح سيلارد على فيرمي استخدام الكربون على شكل جرافيت كمُعدِّل. وكخطة بديلة، فكّر في استخدام الماء الثقيل . احتوى هذا على الديوتيريوم ، الذي لا يمتص النيوترونات مثل الهيدروجين العادي، وكان مُعدِّلًا أفضل للنيوترونات من الكربون؛ لكن الماء الثقيل كان مكلفًا وصعب الإنتاج، وقد يتطلب الأمر عدة أطنان منه. ^{[ 28 ]} قدّر فيرمي أن نواة اليورانيوم المنشطرة تُنتج 1.73 نيوترونًا في المتوسط. كان هذا كافيًا، لكن كان لا بد من تصميم دقيق لتقليل الفاقد. ^{[ 29 ] [ 30 ]} (اليوم، من المعروف أن متوسط ​​عدد النيوترونات المنبعثة من كل نواة يورانيوم-235 منشطرة يبلغ حوالي 2.4). ^{[ 31 ]}

قدّر زيلارد أنه سيحتاج إلى حوالي 50 طنًا قصيرًا (45 طنًا متريًا) من الجرافيت و 5 أطنان قصيرة (4.5 طن متري) من اليورانيوم. ^{[ 28 ]} في ديسمبر 1940، اجتمع فيرمي وزيلارد مع هربرت جي. ماكفرسون وفيكتور سي. هاميستر في شركة ناشيونال كاربون لمناقشة احتمالية وجود شوائب في الجرافيت، وتوفير جرافيت بنقاوة لم يسبق إنتاجها تجاريًا. ^{[ 32 ]} اتخذت شركة ناشيونال كاربون، وهي شركة كيميائية، خطوة غير مألوفة آنذاك بتعيين ماكفرسون، وهو فيزيائي، لإجراء أبحاث حول مصابيح قوس الكربون، وهو استخدام تجاري رئيسي للجرافيت في ذلك الوقت. وبفضل عمله في دراسة طيف قوس الكربون، كان ماكفرسون يعلم أن الملوث الرئيسي ذي الصلة هو البورون، نظرًا لتركيزه وقدرته على امتصاص النيوترونات، ^{[ 32 ]} مما أكد شكوك زيلارد. ^{[ 33 ]} والأهم من ذلك، أن ماكفرسون وهاميستر كانا يعتقدان بإمكانية تطوير تقنيات لإنتاج الجرافيت بدرجة نقاء كافية. ولولا استشارة فيرمي وسيلارد لماكفرسون وهاميستر، لكان من الممكن أن يستنتجا، خطأً، كما فعل الألمان، أن الجرافيت غير مناسب للاستخدام كمهدئ للنيوترونات. ^{[ 33 ]}  

على مدى العامين التاليين، طوّر ماكفرسون وهاميستر ولاوكلين إم. كوري تقنيات التنقية الحرارية لإنتاج الجرافيت منخفض محتوى البورون على نطاق واسع. ^{[ 32 ] [ 34 ]} وقد أطلقت شركة ناشيونال كاربون على المنتج الناتج اسم جرافيت AGOT ( جرافيت أتشيسون ذو درجة الحرارة العادية). وبمقطع امتصاص نيوتروني يبلغ 4.97 ملي بارن ، يُعتبر جرافيت AGOT أول جرافيت حقيقي للاستخدامات النووية . ^{[ 35 ]} وبحلول نوفمبر 1942، شحنت شركة ناشيونال كاربون 255 طنًا قصيرًا (231 طنًا متريًا) من جرافيت AGOT إلى جامعة شيكاغو، ^{[ 36 ]} حيث أصبح المصدر الرئيسي للجرافيت المستخدم في بناء مفاعل شيكاغو بايل-1. ^{[ 37 ]} 

صاغ زيلارد رسالة سرية إلى الرئيس الأمريكي فرانكلين روزفلت ، يحذره فيها من مشروع ألماني للأسلحة النووية ، موضحًا إمكانية امتلاكها، ومشجعًا على تطوير برنامج قد يؤدي إلى إنتاجها. وبمساعدة يوجين ويغنر وإدوارد تيلر ، تواصل مع صديقه وزميله القديم ألبرت أينشتاين في أغسطس 1939، وأقنعه بتوقيع الرسالة، مما أضفى مصداقيته على الاقتراح. ^{[ 38 ]} أسفرت رسالة أينشتاين -زيلارد عن تأسيس أبحاث الانشطار النووي من قبل الحكومة الأمريكية. ^{[ 39 ]} شُكّلت لجنة استشارية معنية باليورانيوم برئاسة ليمان ج . بريغز ، العالم ومدير المكتب الوطني الأمريكي للمعايير . وحضر زيلارد وتيلر وويغنر اجتماعها الأول في 21 أكتوبر 1939. أقنع العلماء الجيش والبحرية الأمريكية بتوفير 6000 دولار لزيلارد لشراء مستلزمات التجارب، وخاصة المزيد من الجرافيت. ^{[ 40 ]}

في أبريل 1941، أنشأت لجنة أبحاث الدفاع الوطني مشروعًا خاصًا برئاسة آرثر كومبتون ، أستاذ الفيزياء الحائز على جائزة نوبل في جامعة شيكاغو ، لإعداد تقرير عن برنامج اليورانيوم. وتوقع تقرير كومبتون، الذي قُدِّم في مايو 1941، إمكانية تطوير أسلحة إشعاعية ، وأنظمة دفع نووية للسفن، وأسلحة نووية باستخدام اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم المكتشف حديثًا . ^{[ 41 ]} وفي أكتوبر، كتب تقريرًا آخر حول جدوى القنبلة الذرية. وفي هذا التقرير، تعاون مع فيرمي في حسابات الكتلة الحرجة لليورانيوم-235. كما ناقش مع هارولد يوري احتمالات تخصيب اليورانيوم . ^{[ 42 ]}

افترض نيلز بور وجون ويلر أن النظائر الثقيلة ذات الأعداد الذرية الفردية قابلة للانشطار . وبناءً على ذلك، فمن المرجح أن يكون البلوتونيوم-239 قابلاً للانشطار. ^{[ 43 ]} في مايو 1941، أنتج إميليو سيغري وجلين سيبورغ 28 ميكروغرامًا من البلوتونيوم-239 في السيكلوترون ذي قطر 60 بوصة (150 سم) في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، ووجدا أن مقطع امتصاص النيوترونات الحرارية فيه يزيد بمقدار 1.7 مرة عن اليورانيوم-235. في ذلك الوقت، لم تكن تُنتج سوى كميات ضئيلة من البلوتونيوم-239 في السيكلوترونات، ولم يكن من الممكن إنتاج كمية كبيرة كافية بهذه الطريقة. ^{[ 44 ]} ناقش كومبتون مع ويغنر كيفية إنتاج البلوتونيوم في مفاعل نووي ، ومع روبرت سيربر كيفية فصل هذا البلوتونيوم عن اليورانيوم. وذكر تقريره، الذي قُدِّم في نوفمبر، أن استخدام القنبلة أمر ممكن. ^{[ 42 ]} 

لم يأتِ التقرير النهائي لكومبتون، الصادر في نوفمبر 1941، على ذكر البلوتونيوم، لكن بعد مناقشة أحدث الأبحاث مع إرنست لورانس ، اقتنع كومبتون بإمكانية صنع قنبلة من البلوتونيوم. وفي ديسمبر، عُيّن كومبتون مسؤولاً عن مشروع البلوتونيوم. ^{[ 45 ]} تمثلت أهداف المشروع في إنتاج مفاعلات لتحويل اليورانيوم إلى بلوتونيوم، وإيجاد طرق لفصل البلوتونيوم كيميائيًا عن اليورانيوم، وتصميم وبناء قنبلة ذرية. ^{[ 46 ] [ 43 ]} ووقع على عاتق كومبتون تحديد أي من أنواع تصميمات المفاعلات المختلفة ينبغي على العلماء اتباعها، على الرغم من عدم بناء مفاعل ناجح حتى ذلك الحين. ^{[ 47 ]} واقترح جدولًا زمنيًا لتحقيق تفاعل نووي متسلسل مُتحكم به بحلول يناير 1943، والحصول على قنبلة ذرية بحلول يناير 1945. ^{[ 46 ]}

في المفاعل النووي، تتحقق الحالة الحرجة عندما يتساوى معدل إنتاج النيوترونات مع معدل فقدانها، بما في ذلك امتصاصها وتسربها. عند انشطار ذرة اليورانيوم-235، فإنها تُطلق في المتوسط ​​2.4 نيوترون. ^{[ 31 ]} في أبسط الحالات، وهي مفاعل كروي متجانس غير عاكس ، حُسب نصف القطر الحرج تقريبًا كما يلي:

${\displaystyle R_{crit}\approx {\frac {\pi M}{\sqrt {k-1}}}}$, ^{[ 48 ]}

حيث M هي متوسط ​​المسافة التي يقطعها النيوترون قبل امتصاصه، و k هو متوسط ​​عامل تكاثر النيوترونات . تتضاعف النيوترونات في التفاعلات اللاحقة بمعامل k ، وينتج الجيل الثاني من أحداث الانشطار k² ، والثالث ^k³ ، وهكذا. لكي يحدث تفاعل نووي متسلسل مستدام ذاتيًا ، يجب أن يكون k أكبر من 1 بنسبة 3 أو 4% على الأقل. بعبارة أخرى، يجب أن يكون k ^أكبر من 1 دون تجاوز العتبة الحرجة الفورية التي من شأنها أن تؤدي إلى زيادة أسية سريعة في عدد أحداث الانشطار. ^{[ 48 ] [ 49 ]}

أطلق فيرمي على جهازه اسم "الكومة". وقد ذكر إميليو سيغري لاحقًا ما يلي:

ظننتُ لبعض الوقت أن هذا المصطلح يُستخدم للإشارة إلى مصدر للطاقة النووية، قياسًا على استخدام فولتا للمصطلح الإيطالي " pila" للدلالة على اختراعه العظيم لمصدر الطاقة الكهربائية. لكنني خاب ظني عندما أخبرني فيرمي نفسه أنه استخدم ببساطة الكلمة الإنجليزية الشائعة " pile" كمرادف لكلمة "heap" . ولدهشتي، لم يبدُ أن فيرمي قد فكّر أبدًا في العلاقة بين " pile" و"pile" فولتا. ^{[ 50 ]}

حصل فيرمي على منحة أخرى، هذه المرة بقيمة 40,000 دولار، من لجنة اليورانيوم S-1 لشراء المزيد من المواد، وفي أغسطس 1941 بدأ فيرمي التخطيط لبناء مفاعل دون حرج لاختبار ما إذا كان هيكل أكبر سيفي بالغرض باستخدام هيكل أصغر. كان ما يُسمى بالركيزة الأسية التي اقترح بناءها بطول 2.4 متر (8 أقدام ) ، وعرض 2.4 متر (8 أقدام ) ، وارتفاع 3.4 متر (11 قدمًا ) . ^{[ 51 ]} كان هذا الهيكل كبيرًا جدًا بحيث لا يتسع في مختبرات بوبين للفيزياء. يتذكر فيرمي ما يلي:   

ذهبنا إلى العميد بيغرام، الذي كان آنذاك الشخص الذي يملك القدرة على إجراء التجارب في أرجاء الجامعة، وشرحنا له أننا بحاجة إلى غرفة كبيرة. قام بجولة استكشافية في أرجاء الحرم الجامعي، وذهبنا معه إلى الممرات المظلمة وتحت أنابيب التدفئة وغيرها، لزيارة مواقع محتملة لهذه التجربة، وفي النهاية تم اكتشاف غرفة كبيرة في قاعة شيرميرهورن . ^{[ 52 ]}

بُني الكومة في سبتمبر 1941 من كتل جرافيتية بأبعاد 10 × 10 × 30 سم (4 × 4 × 12 بوصة) وعلب حديدية من الصفيح تحتوي على أكسيد اليورانيوم. كانت العلب مكعبة الشكل بأبعاد 20 × 20 × 20 سم (8 × 8 × 8 بوصة) . عند ملئها بأكسيد اليورانيوم، كان وزن كل علبة حوالي 27 كجم (60 رطلاً) . بلغ عدد العلب 288 علبة، وكانت كل علبة محاطة بكتل جرافيتية لتشكيل بنية شبكية مكعبة. وُضع مصدر نيوترونات من الراديوم والبريليوم بالقرب من قاع الكومة. سُخّن أكسيد اليورانيوم لإزالة الرطوبة، ثم وُضع في العلب وهو لا يزال ساخنًا على طاولة اهتزازية. بعد ذلك، لُحمت العلب بإحكام. ولتوفير القوى العاملة، استعان بيجرام بفريق كرة القدم بجامعة كولومبيا . كان من المعتاد آنذاك أن يقوم لاعبو كرة القدم بأعمال متفرقة في الجامعة. تمكنوا من التعامل مع العلب الثقيلة بسهولة. وكانت النتيجة النهائية قيمة k مخيبة للآمال بلغت 0.87. ^{[ 49 ] [ 53 ]}   

شعر كومبتون أن وجود فرق بحثية في جامعة كولومبيا، وجامعة برينستون ، وجامعة شيكاغو، وجامعة كاليفورنيا يُؤدي إلى ازدواجية كبيرة في الجهود البحثية، ويُقلل من التعاون، فقرر تركيز العمل في موقع واحد. لم يرغب أحد في الانتقال، ودافع الجميع عن مواقعهم. في يناير 1942، بعد دخول الولايات المتحدة الحرب العالمية الثانية بفترة وجيزة، استقر كومبتون على جامعة شيكاغو، حيث كان يعلم أنه سيحظى بدعم كامل من إدارة الجامعة. ^{[ 54 ]} كما أن موقع شيكاغو كان مركزيًا، وكان العلماء والفنيون والمرافق متوفرة بسهولة أكبر في الغرب الأوسط ، حيث لم تكن أعمال الحرب قد استنزفتهم بعد. ^{[ 54 ]} في المقابل، كانت جامعة كولومبيا منخرطة في جهود تخصيب اليورانيوم تحت إشراف هارولد أوري وجون دانينغ، وكانت مترددة في إضافة مشروع سري ثالث. ^{[ 55 ]}

قبل مغادرة فريق فيرمي إلى شيكاغو، قاموا بمحاولة أخيرة لبناء مفاعل عامل في كولومبيا. ولأن العلب امتصت النيوترونات، تم الاستغناء عنها. وبدلاً من ذلك، تم تسخين أكسيد اليورانيوم إلى 250 درجة مئوية (480 درجة فهرنهايت) لتجفيفه، ثم ضغطه في ثقوب أسطوانية بطول 7.6 سم (3 بوصات ) وقطر 7.6 سم (3 بوصات) محفورة في الجرافيت. بعد ذلك، تم تغليف المفاعل بالكامل بلحام صفائح معدنية حوله، وسُخّن محتواه فوق درجة غليان الماء لإزالة الرطوبة. وكانت النتيجة قيمة k تساوي 0.918. ^{[ 56 ]}    

في شيكاغو، وجد صموئيل ك. أليسون موقعًا مناسبًا بطول 18 مترًا (60 قدمًا) ، وعرض 9.1 مترًا (30 قدمًا) ، وارتفاع 7.9 مترًا (26 قدمًا) ، منخفضًا قليلًا عن مستوى سطح الأرض، في مساحة أسفل المدرجات في ملعب ستاغ، الذي بُني في الأصل كملعب لرياضة الراكت . ^{[ 57 ] [ 58 ]} كان ملعب ستاغ مهجورًا إلى حد كبير منذ أن تخلت جامعة شيكاغو عن لعب كرة القدم الأمريكية عام 1939، ^{[ 48 ] [ 59 ]} لكن ملاعب الراكت أسفل المدرجات الغربية كانت لا تزال تُستخدم للعب الإسكواش وكرة اليد . لعبت ليونا وودز وأنتوني ل. توركفيتش الإسكواش هناك عام 1940. ولأنه كان مخصصًا للتمارين الشاقة، كانت المنطقة غير مُدفأة، وباردة جدًا في الشتاء. أما المدرجات الشمالية المجاورة فكانت تضم حلبتين للتزلج على الجليد في الطابق الأرضي، ورغم أنها لم تكن مُبردة، إلا أنها نادرًا ما كانت تذوب في الشتاء. ^{[ 60 ]} استخدم أليسون منطقة ملعب المضرب لبناء كومة تجريبية بطول 7 أقدام (2.1 متر) قبل وصول مجموعة فيرمي في عام 1942. ^{[ 57 ]}    

تولى فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي إدارة برنامج الأسلحة النووية في يونيو 1942، وأصبح مختبر كومبتون للمعادن جزءًا مما عُرف لاحقًا بمشروع مانهاتن . ^{[ 61 ]} تولى العميد ليزلي ر. غروفز الابن إدارة مشروع مانهاتن في 23 سبتمبر 1942. ^{[ 62 ]} زار مختبر المعادن لأول مرة في 5 أكتوبر. ^{[ 63 ]} بين 15 سبتمبر و15 نوفمبر 1942، قامت مجموعات بقيادة هربرت أندرسون ووالتر زين ببناء 16 ركيزة تجريبية تحت مدرجات ملعب ستاغ. ^{[ 64 ]}

صمّم فيرمي ركيزة جديدة كروية الشكل لزيادة قيمة k إلى أقصى حد ، والتي كان من المتوقع أن تبلغ حوالي 1.04، وبالتالي تحقيق التفاعل الحرج. ^{[ 65 ]} تم تكليف ليونا وودز ببناء كواشف نيوترونية من ثلاثي فلوريد البورون فور إتمامها أطروحة الدكتوراه. كما ساعدت أندرسون في العثور على العدد الكبير المطلوب من الأخشاب بأبعاد 4 × 6 بوصات (10 × 15 سم) في ساحات الأخشاب في الجانب الجنوبي من شيكاغو . ^{[ 66 ]} وصلت شحنات من الجرافيت عالي النقاء ، بشكل رئيسي من شركة ناشيونال كاربون، وثاني أكسيد اليورانيوم عالي النقاء من شركة مالينكروت في سانت لويس، ميزوري، والتي كانت تنتج آنذاك 30 طنًا قصيرًا (27 طنًا متريًا) شهريًا. ^{[ 67 ]} بدأ اليورانيوم المعدني أيضًا بالوصول بكميات أكبر، نتيجة لتقنيات مطورة حديثًا. ^{[ 68 ]}  

في 25 يونيو، اختار الجيش ومكتب البحث والتطوير العلمي موقعًا في غابة أرجون بالقرب من شيكاغو لإنشاء محطة تجريبية للبلوتونيوم، عُرفت باسم " الموقع  أ ". تم استئجار 1025 فدانًا (415 هكتارًا) من مقاطعة كوك في أغسطس، ^{[ 69 ] [ 70 ]} ولكن بحلول سبتمبر، اتضح أن المرافق المقترحة ستكون واسعة جدًا بالنسبة للموقع، فتقرر بناء المحطة التجريبية في مكان آخر. ^{[ 71 ]} لم تُشكل الركائز دون الحرجة خطرًا كبيرًا، لكن غروفز رأى أنه من الحكمة وضع الركيزة الحرجة - وهي مفاعل نووي يعمل بكامل طاقته - في موقع أكثر عزلة. بدأ بناء مبنى في أرجون لإيواء الركيزة التجريبية لمفاعل فيرمي، وكان من المقرر الانتهاء منه في 20 أكتوبر. بسبب نزاعات صناعية، تأخر البناء عن الجدول الزمني، واتضح أن مواد الركيزة الجديدة لمفاعل فيرمي ستكون متوفرة قبل اكتمال الهيكل الجديد. في أوائل نوفمبر، جاء فيرمي إلى كومبتون ومعه اقتراح لبناء الركيزة التجريبية تحت المدرجات في ملعب ستاغ. ^{[ 72 ]} 

كان خطر بناء مفاعل نووي عامل يعمل بكامل طاقته في منطقة مأهولة بالسكان مشكلة كبيرة، إذ كان هناك خطر حدوث انصهار نووي كارثي يُغطي إحدى المناطق الحضرية الرئيسية في الولايات المتحدة بنواتج الانشطار المشعة. لكن فيزياء النظام أشارت إلى إمكانية إيقاف تشغيل المفاعل بأمان حتى في حالة حدوث تفاعل متسلسل . عندما تنشطر ذرة وقود، فإنها تُطلق نيوترونات تصطدم بذرات وقود أخرى في تفاعل متسلسل. ^{[ 72 ]} يُقاس الوقت بين امتصاص النيوترون والانشطار بالنانو ثانية. وقد لاحظ زيلارد أن هذا التفاعل يُخلّف وراءه نواتج انشطار قد تُطلق هي الأخرى نيوترونات، ولكن على مدى فترات أطول بكثير، من ميكرو ثانية إلى دقائق. في تفاعل بطيء كالتفاعل في المفاعل النووي حيث تتراكم نواتج الانشطار، تُمثل هذه النيوترونات حوالي ثلاثة بالمائة من إجمالي تدفق النيوترونات . ^{[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]}

جادل فيرمي بأنه باستخدام النيوترونات المتأخرة ، والتحكم الدقيق في معدلات التفاعل مع زيادة الطاقة، يمكن للمفاعل النووي الوصول إلى حالة التفاعل الحرجة بمعدلات انشطار أقل بقليل من معدل التفاعل المتسلسل الذي يعتمد فقط على النيوترونات الفورية الناتجة عن تفاعلات الانشطار. ولأن معدل إطلاق هذه النيوترونات يعتمد على أحداث الانشطار التي تحدث قبل ذلك بوقت، فهناك تأخير بين أي ارتفاع مفاجئ في الطاقة وحدث التفاعل الحرج اللاحق. يمنح هذا الوقت المشغلين هامشًا من المرونة؛ فإذا لوحظ ارتفاع مفاجئ في تدفق النيوترونات الفورية، فسيكون لديهم عدة دقائق قبل أن يتسبب ذلك في تفاعل متسارع. إذا تم حقن مادة ماصة للنيوترونات، أو مادة سامة للنيوترونات ، في أي وقت خلال هذه الفترة، فسيتوقف المفاعل. وبالتالي، يمكن التحكم في التفاعل باستخدام أنظمة تحكم كهروميكانيكية مثل قضبان التحكم . رأى كومبتون أن هذا التأخير كافٍ لتوفير هامش أمان حرج، ^{[ 72 ] [ 73 ]} وسمح لفيرمي ببناء مفاعل شيكاغو بايل-1 في ستاغ فيلد. ^{[ 75 ] [ 73 ]}

أوضح كومبتون لاحقاً أن:

بصفتي مسؤولاً في جامعة شيكاغو، ووفقًا لجميع قواعد البروتوكول التنظيمي، كان ينبغي عليّ عرض الأمر على رئيسي. لكن هذا كان سيكون مجحفًا. لم يكن الرئيس هاتشينز في موقع يسمح له بإصدار حكم مستقل بشأن المخاطر المحتملة. وبناءً على اعتبارات مصلحة الجامعة، كان الجواب الوحيد الذي يمكن أن يقدمه هو الرفض. وكان هذا الجواب خاطئًا. ^{[ 75 ]}

أبلغ كومبتون غروفز بقراره في اجتماع اللجنة التنفيذية S-1 المنعقد في 14 نوفمبر. ^{[ 73 ]} ورغم أن غروفز "كان لديه شكوك جدية حول جدوى اقتراح كومبتون"، إلا أنه لم يتدخل. ^{[ 76 ]} وذُكر أن جيمس ب. كونانت ، رئيس لجنة التنمية والإصلاح الوطنية، قد شحب وجهه. ولكن نظرًا لضرورة الأمر وثقتهم في حسابات فيرمي، لم يعترض أحد. ^{[ 77 ]}

تم تغليف مفاعل شيكاغو بايل-1 داخل بالون لاستبدال الهواء بداخله بثاني أكسيد الكربون . وقد طلب أندرسون بالونًا رماديًا داكنًا من شركة جوديير للإطارات والمطاط . كان البالون المكعب الشكل، الذي يبلغ طوله 7.6 متر (25 قدمًا)، غير مألوف إلى حد ما، لكن تصنيف الأولوية AAA لمشروع مانهاتن ضمن التسليم الفوري دون أي استفسارات. ^{[ 64 ] [ 78 ]} استُخدمت رافعة لرفع البالون إلى مكانه، حيث تم تثبيت الجزء العلوي بالسقف وثلاثة جوانب بالجدران. أما الجانب المتبقي، المواجه للشرفة التي كان فيرمي يُدير منها العملية، فقد تم طيه كالمظلة. رُسمت دائرة على الأرض، وبدأ تكديس كتل الجرافيت صباح يوم 16 نوفمبر 1942. ^{[ 79 ]} كانت الطبقة الأولى مكونة بالكامل من كتل الجرافيت، دون أي يورانيوم. وتناوبت الطبقات الخالية من اليورانيوم مع طبقتين تحتويان على اليورانيوم، بحيث كان اليورانيوم مُغلفًا بالجرافيت. ^{[ 79 ]} على عكس المفاعلات اللاحقة، لم يكن مزودًا بدرع واقٍ من الإشعاع أو نظام تبريد، لأنه كان مصممًا للعمل بطاقة منخفضة جدًا. ^{[ 80 ]} 

أُنجز العمل بنظام مناوبات مدتها اثنتا عشرة ساعة، حيث كانت المناوبة النهارية تحت إشراف زين، والمناوبة الليلية تحت إشراف أندرسون. ^{[ 81 ]} ولتوفير القوى العاملة، استعانوا بثلاثين شابًا تركوا الدراسة الثانوية، وكانوا حريصين على كسب بعض المال قبل تجنيدهم في الجيش. ^{[ 82 ]} قاموا بتصنيع 45,000 كتلة من الجرافيت تحتوي على 19,000 قطعة من معدن اليورانيوم وأكسيد اليورانيوم. ^{[ 83 ]} وصل الجرافيت من المصنعين على شكل قضبان بأبعاد 4.25 × 4.25 بوصة (10.8 × 10.8 سم) وبأطوال مختلفة. قُطعت هذه القضبان إلى أطوال قياسية تبلغ 16.5 بوصة (42 سم) ، ويزن كل منها 19 رطلاً (8.6 كجم) . استُخدمت مخرطة لحفر ثقوب بقطر 3.25 بوصة (8.3 سم) في الكتل لقضبان التحكم واليورانيوم. استُخدمت مكبس هيدروليكي لتشكيل أكسيد اليورانيوم على هيئة "أشباه كرات"، وهي أسطوانات ذات نهايات مستديرة. وكان لا بد من شحذ رؤوس المثاقب بعد كل 60 ثقبًا، أي بمعدل مرة واحدة تقريبًا في الساعة. ^{[ 79 ]} وسرعان ما انتشر غبار الجرافيت في الهواء، مما جعل الأرضية زلقة. ^{[ 75 ]}    

كانت مجموعة أخرى، بقيادة فولني سي. ويلسون، مسؤولة عن الأجهزة. ^{[ 81 ]} كما قاموا بتصنيع قضبان التحكم ، وهي عبارة عن صفائح من الكادميوم مثبتة بمسامير على شرائح خشبية مسطحة، حيث أن الكادميوم مادة ماصة قوية للنيوترونات، وحبل الإيقاف ، وهو حبل من المانيلا ، عند قطعه يسقط قضيب تحكم في الكومة ويوقف التفاعل. ^{[ 82 ]} لاحظ ريتشارد فوكس، الذي صنع آلية قضيب التحكم للكومة، أن التحكم اليدوي في سرعة القضبان الذي كان لدى المشغل كان مجرد مقاومة متغيرة ، تتحكم في محرك كهربائي يقوم بلف سلك حبل الغسيل على بكرة مثبت عليها أيضًا وزنان من الرصاص لضمان عودتها إلى وضعها الصفري عند تركها. ^{[ 84 ]}

تم وضع طبقتين تقريبًا في كل وردية. ^{[ 79 ]} أُدخل عداد نيوترونات ثلاثي فلوريد البورون الخاص بوودز في الطبقة الخامسة عشرة. بعد ذلك، أُخذت القراءات في نهاية كل وردية. ^{[ 85 ]} قسم فيرمي مربع نصف قطر المفاعل على شدة النشاط الإشعاعي للحصول على مقياس يتناقص إلى واحد مع اقتراب المفاعل من حالة التفاعل الحرجة. في الطبقة الخامسة عشرة، كان المقياس 390؛ وفي الطبقة التاسعة عشرة كان 320؛ وفي الطبقة الخامسة والعشرين كان 270؛ وبحلول الطبقة السادسة والثلاثين كان 149 فقط. كان التصميم الأصلي لمفاعل كروي، ولكن مع تقدم العمل، اتضح أن هذا لم يعد ضروريًا. كان الجرافيت الجديد أنقى، وبدأ وصول 6 أطنان قصيرة (5.4 طن متري) من اليورانيوم المعدني عالي النقاء من مشروع أميس في جامعة ولاية أيوا ، ^{[ 86 ]} حيث طور هارلي ويلهلم وفريقه عملية جديدة لإنتاج معدن اليورانيوم. وقد زود مصنع ويستنجهاوس للمصابيح المصنع بـ 3 أطنان قصيرة (2.7 طن متري) ، أنتجها على عجل باستخدام عملية بدائية. ^{[ 87 ] [ 88 ]}  

وُضعت أسطوانات اليورانيوم المعدنية، التي يبلغ قطرها 5.7 سم (2.25 بوصة) ، والمعروفة باسم "بيض سبيدينغ"، في ثقوب الجرافيت بدلاً من كرات أكسيد اليورانيوم الزائفة. وبذلك، لم تكن عملية ملء البالون بثاني أكسيد الكربون ضرورية، واستُغني عن عشرين طبقة. ووفقًا لحسابات فيرمي الجديدة، سيصل العد التنازلي إلى 1 بين الطبقتين 56 و57. ولذلك، كان سطح الكومة الناتج أكثر استواءً من أسفلها. ^{[ 79 ]} أوقف أندرسون العمل بعد وضع الطبقة 57. ^{[ 89 ]} عند اكتماله، دعم الإطار الخشبي هيكلًا بيضاوي الشكل، يبلغ ارتفاعه 6.1 متر (20 قدمًا) ، وعرضه 1.8 متر (6 أقدام ) عند الطرفين، و 7.6 متر (25 قدمًا) في المنتصف. ^{[ 82 ] [ 90 ]} احتوى على 6 أطنان قصيرة (5.4 طن متري) من معدن اليورانيوم، و 50 طنًا قصيرًا (45 طنًا متريًا) من أكسيد اليورانيوم، و 400 طن قصير (360 طنًا متريًا) من الجرافيت، بتكلفة تقديرية بلغت 2.7 مليون دولار. ^{[ 91 ]} ووفقًا لروبرت كريز ، فإن CP-1 والركائز السابقة كانت "أكبر هياكل البناء غير المترابطة منذ الأهرامات ". ^{[ 92 ]}        

في اليوم التالي، 2 ديسمبر 1942، اجتمع الجميع لإجراء التجربة. كان هناك 49 عالماً حاضرين. ^{[ أ ]} على الرغم من أن معظم أعضاء اللجنة التنفيذية لمشروع S-1 كانوا في شيكاغو، إلا أن كروفورد غرينوالت كان الوحيد الحاضر، بدعوة من كومبتون. ^{[ 94 ]} ومن بين الشخصيات البارزة الأخرى الحاضرة زيلارد، وويغنر، وسبيدينغ. ^{[ 93 ]} تجمع فيرمي، وكومبتون، وأندرسون، وزين حول أجهزة التحكم في الشرفة، التي كانت مخصصة في الأصل كمنصة للمشاهدة. ^{[ 95 ]} كان صموئيل أليسون مستعداً بدلو من نترات الكادميوم المركزة ، والذي كان سيلقيه فوق الكومة في حالة الطوارئ. بدأ التشغيل في الساعة 09:54. قام والتر زين بإزالة السحاب، وقضيب التحكم في حالات الطوارئ، وثبّته. ^{[ 95 ] [ 96 ]} كان نورمان هيلبيري مستعداً بفأس لقطع حبل الإيقاف، مما سيسمح للسحاب بالسقوط بفعل الجاذبية. ^{[ 96 ] [ 97 ]} بينما كانت ليونا وودز تُعلن بصوت عالٍ عن عدد قراءات كاشف ثلاثي فلوريد البورون، قام جورج ويل ، الشخص الوحيد الموجود في الطابق، بسحب جميع قضبان التحكم باستثناء واحد. في الساعة 10:37، أمر فيرمي ويل بإزالة جميع قضبان التحكم باستثناء 4 أمتار (13 قدمًا) من آخر قضيب تحكم. سحب ويل القضيب على دفعات ، 15 سم (6 بوصات) ، مع أخذ القياسات في كل خطوة. ^{[ 95 ] [ 96 ]}  

توقفت العملية فجأةً بسبب إعادة إدخال قضيب التحكم الآلي تلقائيًا، نتيجةً لانخفاض مستوى فصله عن المستوى المطلوب. ^{[ 98 ]} في تمام الساعة 11:25، أمر فيرمي بإعادة إدخال قضبان التحكم. ثم أعلن أن وقت الغداء قد حان. ^{[ 95 ]}

استؤنفت التجربة في تمام الساعة 14:00. ^{[ 95 ]} أزال ويل قضيب التحكم الأخير بينما راقب فيرمي نشاط النيوترونات بعناية. أعلن فيرمي أن المفاعل قد وصل إلى حالة حرجة (أي تفاعل ذاتي الاستدامة) في تمام الساعة 15:25. قام فيرمي بتعديل مقياس جهاز التسجيل ليتناسب مع التيار الكهربائي المتزايد بسرعة من كاشف ثلاثي فلوريد البورون. أراد اختبار دوائر التحكم، ولكن بعد 28 دقيقة، انطلقت أجراس الإنذار لتنبيه الجميع بأن تدفق النيوترونات قد تجاوز مستوى الأمان المحدد مسبقًا، فأمر زين بفتح القفل. توقف التفاعل بسرعة. ^{[ 99 ] [ 96 ]} استمر المفاعل في العمل لمدة 4.5 دقائق تقريبًا بقدرة 0.5 واط. ^{[ 100 ]} فتح ويغنر زجاجة من نبيذ كيانتي ، وشربوا منه من أكواب ورقية. ^{[ 101 ]}

أبلغ كومبتون كونانت عبر الهاتف. وكانت المحادثة بلغة مشفرة مرتجلة.

كومبتون: لقد وصل الملاح الإيطالي إلى العالم الجديد. كونانت: كيف كان حال السكان الأصليين؟

كومبتون: ودود للغاية. ^{[ 102 ]}

في 12 ديسمبر 1942، تم زيادة قدرة خرج الطاقة لمحطة CP-1 إلى200  واط . وبسبب افتقارها لأي نوع من الحماية، شكلت خطرًا إشعاعيًا على جميع من في المنطقة المحيطة، واستمرت الاختبارات عند 0.5  واط. ^{[ 103 ]} توقف التشغيل في 28 فبراير 1943، ^{[ 104 ]} وتم تفكيك المفاعل ونقله إلى الموقع  (أ) في غابة أرجون، المعروفة الآن باسم غابة ريد جيت . ^{[ 105 ] [ 106 ]} هناك، استُخدمت المواد الأصلية لبناء مفاعل شيكاغو بايل-2 (CP-2). وبدلًا من أن يكون كرويًا، بُني المفاعل الجديد على شكل مكعب، بارتفاع حوالي 7.6 متر (25 قدمًا) وقاعدة مربعة الشكل تقريبًا بطول 9.1 متر (30 قدمًا) . وكان محاطًا بجدران خرسانية بسمك 1.5 متر (5 أقدام ) تعمل كحاجز إشعاعي ، مع حماية علوية من الرصاص بسمك 15 سم (6 بوصات) والخشب بسمك 130 سم (50 بوصة) . استُخدمت كمية أكبر من اليورانيوم، فاحتوى المفاعل على 52 طنًا قصيرًا (47 طنًا متريًا) من اليورانيوم و 472 طنًا قصيرًا (428 طنًا متريًا) من الجرافيت. لم يُزوَّد المفاعل بنظام تبريد لأنه كان يعمل بقدرة بضعة كيلوواط فقط. بدأ تشغيل مفاعل CP-2 في مارس 1943، بمعامل k قدره 1.055. ^{[ 107 ] [ 108 ] [ 109 ]} خلال الحرب، سمح والتر زين بتشغيل CP-2 على مدار الساعة، وكان تصميمه مناسبًا لإجراء التجارب. ^{[ 110 ]} انضم إلى CP-2 مفاعل شيكاغو بايل-3 ، وهو أول مفاعل ماء ثقيل، والذي وصل إلى حالة التشغيل الحرجة في 15 مايو 1944. ^{[ 108 ] [ 109 ]}       

استُخدمت المفاعلات لإجراء أبحاث متعلقة بالأسلحة، مثل دراسة خصائص التريتيوم . وشملت التجارب التي أُجريت خلال الحرب قياس المقطع العرضي لامتصاص النيوترونات للعناصر والمركبات. ويتذكر ألبرت واتنبرغ أنه كان يتم دراسة حوالي 10 عناصر شهريًا، و75 عنصرًا على مدار عام. ^{[ 111 ]} تسبب حادثٌ يتعلق بمسحوق الراديوم والبريليوم في انخفاض حاد في عدد خلايا الدم البيضاء لديه استمر لمدة ثلاث سنوات. ومع ازدياد وضوح مخاطر مواد مثل استنشاق أكسيد اليورانيوم، أُجريت تجارب على آثار المواد المشعة على حيوانات التجارب المخبرية. ^{[ 70 ]}

على الرغم من أن التصميم ظل سراً لمدة عقد من الزمان، إلا أن زيلارد وفيرمي حصلا على براءة اختراع مشتركة له، وكان تاريخ تقديم الطلب الأولي هو 19  ديسمبر 1944 كمفاعل نيوتروني رقم  2,708,656. ^{[ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]}

أصبحت غابة ريد غيت وودز لاحقًا الموقع الأصلي لمختبر أرغون الوطني ، الذي حلّ محل مختبر المعادن في 1 يوليو 1946، وكان زين أول مدير له. ^{[ 115 ]} عمل المفاعلان CP-2 وCP-3 لمدة عشر سنوات قبل انتهاء صلاحيتهما، وأمر زين بإغلاقهما في 15 مايو 1954. ^{[ 70 ]} نُقل ما تبقى من وقودهما القابل للاستخدام إلى مفاعل شيكاغو بايل-5 في الموقع الجديد لمختبر أرغون الوطني في مقاطعة دوبيج ، وفُكّك المفاعلان CP-2 وCP-3 في عامي 1955 و1956. أُعيد استخدام بعض كتل الجرافيت من المفاعلين CP-1 وCP-2 في عاكس مفاعل TREAT . شُحنت النفايات النووية عالية المستوى، مثل الوقود والماء الثقيل، إلى أوك ريدج، تينيسي ، للتخلص منها. أما الباقي فقد تم تغليفه بالخرسانة ودفنه في خندق بعمق 12 متراً (40 قدماً) فيما يُعرف الآن بموقع التخلص من النفايات A/Plot M. ويُشار إليه بصخرة تذكارية. ^{[ 70 ]} 

بحلول سبعينيات القرن العشرين، ازداد قلق الرأي العام بشأن مستويات الإشعاع في الموقع، الذي كان يستخدمه السكان المحليون للترفيه. وكشفت الدراسات الاستقصائية التي أُجريت في ثمانينيات القرن العشرين عن وجود السترونتيوم-90 في تربة القطعة  "م"، وآثار ضئيلة من التريتيوم في الآبار المجاورة، بالإضافة إلى البلوتونيوم والتكنيتيوم والسيزيوم واليورانيوم في المنطقة. وفي عام 1994، استجابت وزارة الطاقة الأمريكية ومختبر أرغون الوطني للضغط الشعبي، وخصصا 24.7  مليون دولار و3.4  مليون دولار على التوالي لإعادة تأهيل الموقع. وكجزء من عملية التنظيف، أُزيل 500 ياردة مكعبة (380 مترًا ^مكعبًا ) من النفايات المشعة وأُرسلت إلى موقع هانفورد للتخلص منها. وبحلول عام 2002، قررت وزارة الصحة العامة في إلينوي أن المواد المتبقية لا تشكل أي خطر على الصحة العامة. ^{[ 70 ]} 

لم يُثبت الاختبار الناجح للمفاعل CP-1 جدوى المفاعل النووي فحسب، بل أظهر أيضًا أن عامل k كان أكبر مما كان يُعتقد في البداية. وقد أزال هذا الاعتراضات على استخدام الهواء أو الماء كمبرد بدلًا من الهيليوم باهظ الثمن. كما أتاح ذلك مرونة أكبر في اختيار مواد أنابيب التبريد وآليات التحكم. بعد ذلك، مضى ويغنر قدمًا في تصميمه لمفاعل إنتاج مُبرد بالماء. ومع ذلك، بقيت مخاوف بشأن قدرة المفاعل المُهَدَّأ بالجرافيت على إنتاج البلوتونيوم على نطاق صناعي، ولهذا السبب استمر مشروع مانهاتن في برنامج إنتاج الماء الثقيل P-9 . ^{[ 116 ]} تم بناء مفاعل مُبرد بالهواء، وهو مفاعل الجرافيت X-10 ، في منشآت كلينتون الهندسية في أوك ريدج، تينيسي، كجزء من مصنع شبه متكامل للبلوتونيوم، ^{[ 117 ]} تلاه بناء مفاعلات إنتاج أكبر مُبردة بالماء في موقع هانفورد بولاية واشنطن . ^{[ 118 ]} تم إنتاج كمية كافية من البلوتونيوم لصنع قنبلة ذرية بحلول يوليو 1945، وقنبلتين إضافيتين في أغسطس. ^{[ 119 ]}

أُزيح الستار عن لوحة تذكارية في قاعدة ستاغ الجوية في 2 ديسمبر 1952، بمناسبة الذكرى السنوية العاشرة لوصول مفاعل CP-1 إلى حالة التشغيل الحرجة. ^{[ 120 ]} ونُقش عليها ما يلي:

في الثاني من ديسمبر عام 1942، حقق الإنسان هنا أول تفاعل متسلسل مستدام ذاتيًا، وبذلك بدأ الإطلاق المتحكم فيه للطاقة النووية. ^{[ 121 ]}

تم الحفاظ على اللوحة التذكارية عند هدم المدرجات الغربية في أغسطس 1957. ^{[ 122 ]} وتم تصنيف موقع CP-1 كمعلم تاريخي وطني في 18 فبراير 1965. ^{[ 1 ]} وعند إنشاء السجل الوطني للأماكن التاريخية في عام 1966، أُضيف الموقع إليه فورًا. ^{[ 3 ]} كما تم اختيار الموقع كمعلم من معالم شيكاغو في 27 أكتوبر 1971. ^{[ 4 ]}

يشغل موقع ملعب ستاغ القديم اليوم مكتبة ريغنشتاين التابعة للجامعة ، والتي افتُتحت عام 1970، ومكتبة جو وريكا مانسويتو ، التي افتُتحت عام 2011. ^{[ 123 ]} ويقف تمثال هنري مور ، "الطاقة النووية "، في ساحة صغيرة خارج مكتبة ريغنشتاين، في الموقع السابق لملعب التنس في المدرجات الغربية. ^{[ 1 ]} وقد تم تدشينه في 2 ديسمبر 1967، إحياءً للذكرى الخامسة والعشرين لوصول مفاعل CP-1 إلى حالة التشغيل الحرجة. وتوجد لوحات تذكارية من أعوام 1952 و1965 و1967 في مكان قريب. ^{[ 121 ]} ويمكن رؤية كتلة من الجرافيت من مفاعل CP-1 في متحف برادبري للعلوم في لوس ألاموس، نيو مكسيكو ؛ بينما تُعرض كتلة أخرى في متحف العلوم والصناعة في شيكاغو. ^{[ 124 ]} في 2 ديسمبر 2017، في الذكرى السنوية الخامسة والسبعين، قام معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، في إطار ترميم مفاعل بحثي من الجرافيت، مشابه في تصميمه لمفاعل شيكاغو بايل-1، بإدخال آخر قطع اليورانيوم بشكل احتفالي. ^{[ 125 ]}

• قائمة معالم شيكاغو
• قائمة المعالم التاريخية الوطنية في ولاية إلينوي
• قوائم السجل الوطني للأماكن التاريخية في الجانب الجنوبي من شيكاغو

• اليوم الذي بدأ فيه الغد: قصة مفاعل شيكاغو بايل 1، أول مفاعل نووي على يوتيوب - فيديو هيئة الطاقة الذرية 1967
• صور لـ CP-1 . مؤرشفة في 27 فبراير 2021 على موقع Wayback Machine . أرشيف مكتبة جامعة شيكاغو. يتضمن صورًا ورسومات تخطيطية لـ CP-1
• فيديو للمدرجات الغربية لملعب ستاغ، ومعهد دراسة المعادن (المختبر المعدني)، وإنريكو فيرمي، وتجربة نشطة باستخدام CP-1
• الكومة الأولى . قصة من 11 صفحة عن CP-1
• "ذكريات مباشرة عن أول تفاعل متسلسل مستدام ذاتيًا" . وزارة الطاقة . مؤرشف من الأصل في 27 مارس 2019. تم الاطلاع عليه في 23 سبتمبر 2015 .فيديو لاثنين من آخر رواد برنامج CP-1 الباقين على قيد الحياة، هارولد أغنيو ووارن نير
• ملفات صوتية لفيرمي وهو يروي نجاح المفاعل في الذكرى العاشرة عام 1952
• مكبس شيكاغو-1 | مختبر لوس ألاموس الوطني