Spedding, Frank

Frank Harold Spedding ( eng.  Frank Harold Spedding ; 22 oktober 1902 [1] [2] [3] […] , Hamilton , Ontario - 15 december 1984 [1] [2] [3] […] , Ames , Iowa [4] ) var en amerikansk kemist som var involverad i produktionen av uran för Manhattan Project atombomber . Medlem av US National Academy of Sciences [6] .

Tidigt liv och utbildning

Spedding föddes den 22 oktober 1902 i Hamilton , Ontario, Kanada , till Howard Leslie Spedding och Mary Ann Elizabeth (Marshall) Spedding. Han blev en naturaliserad amerikansk medborgare genom sin far. Gick in på University of Michigan 1920, tog en kandidatexamen i kemiteknik 1925 och en magisterexamen i analytisk kemi året därpå.

Med Moses Gombergs rekommendation ansökte Spedding till University of California, Berkeley för sin Ph.D. Under överinseende av Gilbert Lewis tog Spedding sin doktorsexamen 1929 med en avhandling med titeln "Linjära absorptionsspektra i fasta ämnen vid låga temperaturer i de synliga och ultravioletta områdena av spektrumet."

Tidig karriär

Speddings examen sammanföll med början av den stora depressionen , vilket gjorde det svårt att hitta arbete. Från 1930 till 1932 fick Spedding ett National Research Fellowship, vilket gjorde det möjligt för honom att stanna på Berkeley och fortsätta sin forskning om spektra av fasta ämnen.

När han vandrade i norra Kalifornien träffade han Ethel Annie MacFarlane, som delade sin passion för vandring och bergsklättring. Född i Winnipeg , Manitoba, tog hon examen från University of Saskatchewan och University of Toronto , där hon tog sin magisterexamen i historia. När de träffades undervisade hon på en gymnasieskola i Victoria, British Columbia . De gifte sig den 21 juni 1931. Deras dotter, Mary Ann Elizabeth, föddes 1939.

Från 1932 till 1934 arbetade Spedding för Gilbert Lewis som kemilärare. Runt den här tiden blev han intresserad av de sällsynta jordartsmetallernas kemi . De var dyra och vanligtvis bara tillgängliga i små mängder.

1933 mottog han Irving Langmuir-priset för den mest framstående unga kemisten [7] . Priset var ett kontantpris på $1 000. Spedding var tvungen att låna pengar för att åka till Chicago för att hämta bonusen. I Chicago fick han en viktig kontakt: Herbert Newby McCoy, en före detta professor i kemi vid University of Chicago , föreslog att han skulle köpa flera pund europium och samarium . De producerades av Lindsay Light and Chemical Company som en biprodukt av toriumproduktion . McCoy rekommenderade därefter Spedding till Arthur Compton .

1934 tilldelades Spedding ett Guggenheim-stipendium , vilket gav honom möjlighet att studera i Europa. Han tänkte ursprungligen studera i Tyskland med James Frank och Francis Simon , men de lämnade Tyskland efter att Adolf Hitler kom till makten i mars 1933. Så han gick till Cavendish Laboratory vid University of Cambridge , där han möttes av Ralph Fowler .

Spedding arbetade med John Lennard-Jones och deltog i Max Borns föreläsningar . Han besökte Niels Bohr i Köpenhamn och höll en föreläsning i Leningrad .

När Spedding återvände till USA 1935 pågick den stora depressionen fortfarande och arbetsmarknaden hade inte förbättrats. Han tjänstgjorde som biträdande professor vid Cornell University från 1935 till 1937. Detta var ytterligare ett vikariat, men det gjorde det möjligt för honom att arbeta med Hans Bethe .

Han sökte en permanent tjänst och sökte till Ohio State University . Det visade sig att tjänsten redan var tillsatt, men där fick han reda på en ledig tjänst vid Iowa State College i Ames (nu Iowa State University ). "Jag skulle inte ha valt den här platsen," sa Spedding senare, "men jag var förtvivlad. Jag tänkte: jag kan gå dit och utveckla fysikalisk kemi, och när jobben verkligen öppnar sig kan jag gå till en annan skola.”

Spedding tillträdde ställningen som biträdande professor och ordförande för fysikalisk kemi vid Iowa State College 1937. Hans ansträngningar att grunda en skola var så framgångsrika att han tillbringade resten av sin karriär där, och blev professor i kemi 1941, professor i fysik 1950, professor i metallurgi 1962 och professor emeritus 1973.

I Manhattan Project

Manhattanprojektet krävde skapandet av kärnreaktorer för att producera plutonium . Detta skulle göras av Metallurgical Laboratory vid University of Chicago under ledning av Arthur Compton . Fysikern Compton vände sig till Herbert McCoy, som hade stor erfarenhet av isotoper och radioaktiva grundämnen, för att få råd om hur man inrättade en kemiavdelning på laboratoriet. McCoy rekommenderade Spedding som expert på sällsynta jordartsmetaller som kemiskt liknar aktinider , inklusive uran och plutonium. Compton bjöd in Spedding att leda den kemiska avdelningen på det metallurgiska laboratoriet.

På grund av utrymmesbrist vid University of Chicago erbjöd sig Spedding att organisera en del av kemiavdelningen vid Iowa State College i Ames, där han hade kollegor som var villiga att hjälpa till. Det bestämdes att Spedding skulle tillbringa hälften av varje vecka i Ames och hälften i Chicago.

Den första frågan på agendan var sökandet efter uran till en kärnreaktor. Den enda kommersiellt tillgängliga uranmetallen producerades av Westinghouse Electric and Manufacturing Company med hjälp av en fotokemisk process. Dessa var 25-cents myntstora barer som såldes för cirka 20 dollar per gram. Edward Creutz, ledare för urantillverkningsteamet, ville ha en metallkula lika stor som en apelsin för sina experiment. Med Westinghouse -teknik skulle det kosta $200 000 och ta ett år att göra.

Ett annat stort problem var uranets renhet. Föroreningarna kan fungera som ett neutrongift och störa driften av en kärnreaktor. Uranoxiden som Enrico Fermi ville använda till sin experimentreaktor innehöll en oacceptabelt stor mängd föroreningar. Det mest effektiva sättet att rena uranoxid i laboratoriet var att använda den höga lösligheten av uranylnitrat i dietyleter . Att skala upp denna process för industriell produktion var utmanande; sådan produktion var potentiellt explosiv och brandfarlig.

Compton och Spedding kontaktade industrimannen Edward Mallinckrodt i St. Louis , som hade erfarenhet av eter. Spedding diskuterade detaljerna med Mallinckrodts kemiingenjörer, Henry W. Farr och John R. Ruhoff, den 17 april 1942. Den nya produktionen skapades i en atmosfär av strikt sekretess, men redan i mitten av maj 1942 presenterade Mallinckrodt de första experimentella proverna. Sextio ton uranoxid med hög renhet producerades inom några månader, och Mallinckrodt-företaget började leverera redan innan det undertecknade ett officiellt kontrakt med regeringen [8] .

Spedding rekryterade två Ames kemiprofessorer, Harley Wilhelm och I. B. Jones, till sin grupp. Spedding och Wilhelm började leta efter sätt att göra uranmetall från oxid. På den tiden fanns det som ett pulver med stark pyrofor effekt. Pulvret kunde pressas, sintras och förvaras i burkar, men för att användas inom kärntekniken måste uranet smältas ner och göras till göt. Ames team fann att smält uran kunde hällas i en grafitbehållare . Grafit reagerar med uran, men detta har inte orsakat stora svårigheter, eftersom karbid endast bildas på kontaktytor.

För att få metalliskt uran har forskare försökt reducera uranoxid med väte, men det har inte lyckats. De undersökte sedan processen som nu kallas Ames-processen , som ursprungligen utvecklades vid University of New Hampshire 1926. I september 1942 hade ett göt på 4 980 kg (10,98 lb) tillverkats i Ames. I oktober producerade den redan 100 pund i veckan. Från och med juli 1943 började Mallinckrodt , Union Carbide och DuPont producera uran med Ames-metoden, och i början av 1945 hade deras egen produktion i Ames upphört. Ames Laboratory flyttade aldrig till Chicago, men den 2 december 1942 var Spedding närvarande vid uppstarten av Chicago Woodpile 1 -reaktorn [9 ] .

Förutom att arbeta med uran producerade Ames Laboratory 437 pund (198 kg) extremt rent cerium för ceriumsulfiddeglar som används i plutoniummetallurgi. Oro över världens begränsade tillgång på uran ledde till experiment med torium , som kan bestrålas för att producera klyvbart uran-233. För torium utvecklades en kalciumreduktionsprocess och cirka 4 500 pund (2 000 kg) av metallen producerades.

Efter Manhattan-projektet

Efter andra världskriget grundade Spedding Atomic Energy Commission Institute for Atomic Research och Ames Laboratory . Han ledde Ames Laboratory från dess grundande 1947 till 1968. Det grundades ursprungligen på grund av Iowa State College.

Dessutom utvecklade Spedding en jonbytarmetod för separation och rening av sällsynta jordartsmetaller med jonbytarhartser . Han använde senare jonbyte för att separera isotoper, inklusive hundratals gram nästan rent kväve-15.

I november 1984 drabbades Spedding av en stroke. Han dog plötsligt den 15 december 1984 och begravdes på kyrkogården vid University of Iowa. Han efterlämnar sin fru, dotter och tre barnbarn [9] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 Frank Harold Spedding // Encyclopædia Britannica 
2. ↑ 1 2 3 4 Frank Harold Spedding // The Bigraphical Dictionary of Iowa  (engelska) - University of Iowa Press , 2008. - ISBN 978-1-58729-685-7
3. ↑ 1 2 3 4 Frank H. Spedding // Solomon Guggenheim-museet - 1937.
4. ↑ 1 2 Freebase-datanedladdning - Google .
5. ↑ 1 2 3 https://www.gf.org/fellows/all-fellows/frank-h-spedding/
6. ↑ F.  Spedding . www.nasonline.org . Hämtad 27 december 2020. Arkiverad från originalet 11 januari 2020.
7. ↑ The Bigraphical Dictionary of Iowa - University of Iowa Libraries  . uipress.lib.uiowa.edu . Hämtad 27 december 2020. Arkiverad från originalet 1 februari 2020.
8. ↑ The Mallinckrodt Chemical Works Story  (eng.) (pdf). atomärt arv . Mallinckodt Chemical (1962). Hämtad 10 mars 2020. Arkiverad från originalet 15 juni 2021.
9. ↑ 1 2 FRANK SPEDDING, NYCKELFIGURE I ATOMBOMBUTVECKLING , The New York Times  (17 december 1984). Arkiverad från originalet den 30 januari 2018. Hämtad 27 december 2020.

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk	Britannica (online)
I bibliografiska kataloger BIBSYS: 90762913 BNF : 17285326v ISNI : 0000 0001 1052 1764 LCCN : n83825750 NTA : 110093143 NUKAT : n2007121218 VIAF : 33386324 WorldCat VIAF : 33386324