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難在於鈾裂變時釋放的中子速度太快，無法有效地引發其他鈾原子的裂變；再就是裂變產生的中子四散逃逸，大多數在有機會起作用之前就逃逸到空氣中或被其他物質吸收掉了。如果要實現鏈式反應，就必須使中子慢化，並大幅度地減少它們的逸失。使得裂變增殖的中子數與上一代中子數之比（k係數）大於1，這樣鏈式反應才能持續下去。

中子減速是費米的老手藝了。在義大利皇家科學院工作時他就用石蠟、水等多種物質進行過中子減速試驗。但是在哥倫比亞大學實驗室進行多次試驗後，費米發現水和石蠟中的氫吸收的中子太多，於是西拉德建議用碳做減速劑，因為碳原子也會使中子慢下來，而且只要其純度很高，吸收的中子就比水或石蠟少（不純的碳則有驚人的吞噬中子的能力）。費米和西拉德兩人共同想出了一種他們認為會產生鏈式反應的設計：把純石墨磚與嵌入鈾塊的石墨磚分層疊放起來，換句話說，這東西是一個“堆”（費米和西拉德兩人為此共同擁有核反應堆的專利權）。但這個堆應該多大、該有多少層、形狀是方的、圓的還是錐形的，卻沒有一個人知道。當然，透過試驗可以得到想要的答案，但困難在於當時美國只有很少的幾克鈾，而且沒有接近所需純度的石墨。

採購成了一件重大的工作，費米將其推給了西拉德，後者在美方有許多身居高位的朋友。美國陸軍和海軍向費米提供了首批購買材料的6000美元贈款，到開春時幾噸高純度石墨已經開始運抵哥倫比亞大學物理系大樓，費米和其助手成了泥瓦匠，親自堆砌石墨磚。他們很清楚，在幾個月、或許是幾年內，是不會有足夠的鈾來嘗試建造一座反應堆的，這倒暫時不成問題，因為他們自己對於鈾的性質也不甚了了，甚至連它的熔點都還沒弄清，在建議“鈾顧問委員會”對反應堆投入巨大的經費和精力之前，他們還有大量關於石墨和中子的研究工作需要完成。

由於材料不足，試驗進行得很緩慢。到1941年春天，費米和他的小組建造了一個小型的反應堆，他們摳出一些石墨磚，在裡面挖出小洞，放進鈾塊，然後再把石墨磚放回去。隨著越來越多的純淨石墨送到哥倫比亞大學，這座反應堆越來越高，最後在該年秋天的時候頂到了天花板，但它還遠遠沒有達到自持式鏈式反應的要求，太多的中子被吸收掉或逃逸了，需要更大的房間，更高的天花板。費米派他的助手在紐約四下尋覓這樣的房子。

12月6日，即“鈾計劃”領導人布什宣佈“全力以赴進行原子能研究”的決定後不久，費米就得到通知，他本人、他的小組、他的裝置以及他收集來的各種材料都要搬到芝加哥去，因為美國物理學會主席、芝加哥倫比亞大學學的諾貝爾獎獲得者康普頓教授被任命主管鏈式反應的基礎物理研究工作，康普頓決定把所有的工作都搬到芝加哥倫比亞大學學來進行。康普頓還委託威斯汀豪斯電氣公司製造3噸純鈾，並委託美國國家標準局和聯合碳化物公司製造所需的純淨石墨。（未完待續。如果您喜歡這部作品，歡迎您來投推薦票、月票，您的支援，就是我最大的動力。）

（六百一十八）美國人的核反應堆

芝加哥鏈式反應實驗室命名為“冶金實驗室”，不過裡面一個冶金專家也沒有。從紐約搬到芝加哥後，反應堆的高度增加了，但卻仍然沒有達到預期的效果，費米認為，石墨這種多孔物質中有很多空氣，而空氣中的氮起著吸收中子的作用，如果能在反應堆周圍造成真空，也許能增進反應堆的效能。受食品罐頭的啟發，費米讓芝加哥倫比亞大學學的鐵匠製造了一個巨大的鐵罐，抽出裡面的空氣，但中子逸失的現象還是很嚴重。有人建議用甲烷代替空氣，但甲烷存在爆炸的危險，而費米的實驗室已經發生過兩次危險的爆炸事故了（一次釷粉爆炸，一次鈹粉和鐳粉爆炸），他最後否決了這個主意