アルヴィン・M・ワインバーグ

アルヴィン・マーティン・ワインバーグ
アルヴィン・ワインバーグ、1960年頃
生まれる	( 1915-04-20 )1915年4月20日 イリノイ州シカゴ
死亡	2006年10月18日(2006-10-18)（享年91歳） テネシー州オークリッジ
市民権	アメリカ人
母校	シカゴ大学
知られている	マンハッタン計画 航空機用原子力推進 航空機用原子炉実験
受賞歴	アーネスト・オーランド・ローレンス賞(1960) 原子力平和賞(1960) エンリコ・フェルミ賞(1980)
科学者としてのキャリア
フィールド	原子核物理学
機関	冶金研究所 オークリッジ国立研究所 米国エネルギー研究開発局 オークリッジ関連大学 国際原子力機関
論文	生物物理学的周期性理論の数学的基礎 (1939)
博士課程の指導教員	カール・エッカート

アルビン・マーティン・ワインバーグ（/ ˈ w aɪ n b ɜːr ɡ / ; 1915年4月20日 - 2006年10月18日）は、アメリカの原子物理学者であり、マンハッタン計画中および計画後にオークリッジ国立研究所（ORNL）の所長を務めた。彼は1945年にテネシー州オークリッジに来て、2006年に亡くなるまでそこに留まった。彼は、原子力エネルギーを説明するために「ファウスト的取引」という言葉を初めて使用した人物である。

ワインバーグは、1939年にシカゴ大学から数理生物物理学の博士号を取得した。1941年9月、マンハッタン計画の冶金研究所に加わった。翌年、ウラ​​ンをプルトニウムに変換する原子炉を設計する任務を負ったユージン・ウィグナーの理論グループに加わった。

ワインバーグは 1948 年にウィグナーの後任として ORNL の研究ディレクターに就任し、1955 年に研究所のディレクターに就任しました。彼の指揮の下、研究所は航空機用原子力推進プログラムに取り組み、加圧水型原子炉(PWR) や沸騰水型原子炉(BWR) (これらはその後、商業用原子力発電所の主流の原子炉タイプになりました) 、および水性均質原子炉設計など、多くの革新的な原子炉設計の先駆者となりました。

1960年、ワインバーグはアイゼンハワー政権の大統領科学諮問委員会に任命され、その後ケネディ政権でも委員を務めた。1973年にORNLを去った後、1974年にワシントンDCのエネルギー研究開発局の局長に任命された。翌年、オークリッジ大学連合校（ORAU）にエネルギー分析研究所を設立し、初代所長となった。

アルヴィン・マーティン・ワインバーグは1915年4月20日、イリノイ州シカゴで、ヤコブ・ワインバーグとエマ・レビンソン・ワインバーグの息子として生まれた。[ ^{1]両親はロシア系ユダヤ人移民のジェイコブ・ワインバーグとエマ・レビンソン・ワインバーグ[2]}で、1905年にアメリカに向かう船上で出会った。^[1]彼には1910年11月30日生まれの姉フェイ・ゴールマンがいた。彼女は後にパシフィック大学の社会学教授となり、^{[3] [4]}ダニエル・ゴールマンの母親となった。彼はシカゴのセオドア・ルーズベルト高校に通った。^[5]

ワインバーグはシカゴ大学に入学し、1935年に物理学の理学士号（BS）を取得し、翌年には物理学の理学修士号（MS）を取得した。 ^[6] 1939年にはシカゴ大学で数理生物物理学の博士号を取得し、カール・エッカート^[7]の指導の下、「生物物理学的周期性理論の数学的基礎」という論文を執筆した。^[8]ワインバーグは後に、論文を線形システムに限定したために、後にイリヤ・プリゴジンがその研究でノーベル化学賞を受賞した興味深い非線形システムを見落としていたと嘆いている。^[9]

シカゴにいる間、ワインバーグはシカゴ大学の学生マーガレット・デプレスの家族に雇われ、彼女に数学を教えた。^[8]彼らは1940年6月14日に結婚した。^[4]彼らにはデイビッド・ロバート・ワインバーグとリチャード・J・ワインバーグという2人の息子がいた。^{[10] [11]}

ワインバーグはライト短期大学で教鞭を執った。彼はコロンビア大学でケネス・S・コールの下で研究するために全米研究会議のフェローシップに応募し、受給したが、コールが放射線生物学者としてマンハッタン計画に携わるためにシカゴに来たため、結局そのフェローシップを受けることはなかった。ワインバーグは1941年9月にエッカートとサミュエル・アリソンによってシカゴ大学の冶金研究所に採用された。アリソンはアリソンの中性子捕獲計算に携わる人材を必要としていた。 ^[12]

1942年初頭、アーサー・コンプトンはマンハッタン計画のプルトニウム研究チームをシカゴ大学に集結させた。これによりコロンビア大学からはハーバート・アンダーソン、バーナード・フェルド、エンリコ・フェルミ、レオ・シラード、ウォルター・ジン、プリンストン大学からはエドワード・クロイツ、ギルバート・プラス、ユージン・ウィグナー、ジョン・ウィーラーなど多くの一流科学者が参加した。ワインバーグはウィグナーの弟子となった。^[13]

ウィグナーは冶金研究所の理論グループを率い、アルヴィン・ワインバーグ、キャサリン・ウェイ、ゲイル・ヤング、エドワード・クロイツが参加していた。グループの任務は、ウランをプルトニウムに変換する原子炉を設計することだった。当時、原子炉は紙の上だけのものであり、臨界に達した原子炉はまだなかった。1942年7月、ウィグナーは黒鉛中性子減速材と水冷却を備えた保守的な100MWの設計を選択した。^[14]冷却剤として水を選択することは、当時は議論を呼んでいた。水は中性子を吸収することが知られており、それによって原子炉の効率を低下させるが、ウィグナーはグループの計算が正しく、水が機能すると確信していたが、冷却剤としてヘリウムや液体金属を使用することに伴う技術的な困難さがプロジェクトを遅らせるだろうと考えた。^[15]

アメリカ陸軍工兵隊がマンハッタン計画を引き継いだ後、同隊は原子炉の詳細設計と建設の責任をデュポン社に委ねた。同社とウィグナーとそのチームとの間には軋轢があった。ウィグナーの原子炉設計とデュポン社の原子炉設計の主な違いは、プロセスチューブの数を円形配列の1,500本から正方形配列の2,004本に増やし、出力を500MWから250MWに削減したことである。結局、ハンフォードサイトのB原子炉で中性子中毒が問題になったとき、デュポン社が原子炉に追加のチューブを与える設計上の決定が役に立った。追加のチューブにより、より多くの燃料を装填して中毒を克服することができた。チューブがなければ、グラファイト内のホウ素不純物が十分に燃え尽きてフルパワーに達するまで原子炉を低出力で稼働させなければならず、フル稼働が最大1年遅れていただろう。^{[16] [17]}

ハンフォードの原子炉が稼働を開始すると、冶金研究所は再び理論設計に目を向けた。原子炉で増殖したプルトニウムがプルトニウム240の汚染により自発核分裂を起こすことが発見されたため、ウィグナーは増殖にトリウムではなくウラン233を使用することを提案したが、この課題はロスアラモス研究所が爆縮型核兵器の設計を開発していたことで解決された。^{[18]ウィグナーはまた、ウランを溶液または}重水中のスラリーにすることで原子炉の複雑さの多くを解消できる可能性にも興味をそそられた。冶金研究所はこれを実現する方法を見つけようとした。^[19]

競合する設計の中で、ワインバーグは加圧水型原子炉を提案し、これが最終的に最も一般的な設計となった。^[20]これはワインバーグとシカゴおよびオークリッジの同僚たちが議論した多くの可能性のうちの1つに過ぎなかった。後に彼は次のように書いている。

初期の頃、私たちはあらゆる種類の原子炉を研究し、それぞれの長所と短所を比較しました。原子炉の各構成要素、つまり燃料、冷却材、減速材には多くの可能性があるので、可能性の数は膨大でした。核分裂性物質は²³³ U、²³⁵ U、または²³⁹ Pu のいずれかであり、冷却材は水、重水、ガス、または液体金属であり、減速材は水、重水、ベリリウム、グラファイト、または高速中性子炉では減速材なしです。私の計算では、燃料、冷却材、減速材のすべての組み合わせを数えれば、約 1,000 の異なる原子炉を特定できるでしょう。したがって、原子力発電のごく初期には、どの可能性を追求し、どの可能性を無視するかを選択しなければなりませんでした。^[21]

加圧水型原子炉の最終的な成功は、水の優れた特性によるものではなく、むしろオークリッジの材料試験炉の加圧バージョンでマークI潜水艦熱水炉のプロトタイプを動かすという決定によるものだと彼は書いている。加圧水が確立されると、他の可能性を追求するのは費用がかかりすぎたが、^{[22]ワインバーグは他の可能性に興味を持ち続けた。}フリーマン・ダイソンによると、彼は原子炉設計の幅広い世界を支持した唯一の原子力の先駆者だった。^[23]

1945年、ウィグナーはテネシー州オークリッジのクリントン研究所の研究部長に就任した。当時、同研究所のスタッフ数は約800人だった。彼は弟子のゲイル・ヤング、キャサリン・ウェイ、ワインバーグを連れて行った。1945年5月に最初にオークリッジに到着したワインバーグは、^[24] 1946年に物理学部門の責任者となった。^[25]しかし、1947年の初めに原子力委員会がマンハッタン計画から研究所の運営責任を引き継いだ後、ウィグナーは新しい環境での管理職に向いていないと感じ、1947年の夏の終わりにオークリッジを去り、プリンストン大学に戻った。^[26]

クリントン研究所の経営は1947年5月にモンサントからシカゴ大学に移り、1947年12月にはユニオン・カーバイドに移った。 ^[27]原子力委員会の有力な一般諮問委員会は、J・ロバート・オッペンハイマーが委員長を務め、原子炉に関するすべての研究をシカゴ近郊の冶金研究所の後継機関であるアルゴンヌ国立研究所に集中させるよう勧告した。また、ニューヨーク近郊に新設されたブルックヘブン国立研究所との人員と資源の争奪戦もあった。士気は低く、1948年1月にオークリッジ国立研究所(ORNL)と改名された研究所の研究ディレクターの職を引き受ける人材は見つからなかった。少なくとも6人がその職を断った後、ユニオン・カーバイドのネルソン・ラッカー (バニー) 代理所長が1948年3月にウェインバーグに研究ディレクター就任を依頼した。^{[28] [29]}

ワインバーグはその後1955年に所長に任命された。彼はORNL部門説明会で最前列に座ることが多く、科学講演の後に最初の、そしてしばしば非常に鋭い質問をした。若い科学者にとって初めてのプレゼンテーションは恐ろしい経験だったかもしれないが、同時に刺激的で刺激的なものでもあった。どうやって毎回の会議に出席する時間を見つけたのかと尋ねられたワインバーグは冗談交じりにこう答えた。「当時はエネルギー省がなかったからね」 ^[25]

航空機用原子力推進(ANP) プロジェクトは ORNL の最大のプログラムであり、ORNL の予算の 25% を占めました。ANP プロジェクトの軍事目標は、当時のジェット燃料航空機の航続距離の制限を克服するために、原子力航空機 (爆撃機) を製造することでした。プロジェクトが成功する可能性がほとんどなかったことは見逃されませんでしたが、このプロジェクトによって雇用が生まれ、ORNL は原子炉開発事業を続けることができました。ORNL は、1954 年に世界初の溶融塩燃料冷却原子炉である航空機用原子炉実験( ARE) を製作して、航空機用原子炉発電所のプロトタイプの構築と運用に成功しました。この原子炉は、1,600 °F (870 °C) という最高動作温度の記録を樹立しました。墜落時に航空機乗務員や地上の人々に及ぼす放射線の危険性、弾道ミサイル技術、空中給油、長距離ジェット爆撃機の新たな発展のため、ケネディ大統領は1961年6月にこの計画を中止した。^{[30] [31]}

ワインバーグは材料試験炉を、低出力試験炉 (LITR) または「貧者の山」と呼ばれる実際の原子炉の模型に改造した。LITR での実験は加圧水型原子炉 (PWR) と沸騰水型原子炉(BWR) の両方の設計につながり、これらはその後商業用原子力発電所の主流の原子炉となった。^{[32]ワインバーグは}、ハロルド・ユーリーとユージン・ウィグナーが提案した水性均質原子炉などの流体燃料を使用する原子炉の単純さと自己制御機能に魅了された。そのため、1940 年代後半の原子力航空機プロジェクトを支援するために、ワインバーグは ORNL の原子炉エンジニアに固体燃料の代わりに液体燃料を使用する原子炉の設計を依頼した。^[33]

この均質原子炉実験(HRE) は、鍋、パイプ、ポンプを必要とすることから、「アルビンの 3P 原子炉」という愛称で呼ばれた。HRE は 1950 年に稼働し、臨界パーティーではワインバーグがふさわしい酒を持参した。「シカゴで原子炉が臨界に達したら、ワインで祝います。テネシーで原子炉が臨界に達したら、ジャック ダニエルで祝います。」^[25] HRE は閉鎖されるまで 105 日間稼働した。漏れや腐食があったにもかかわらず、その稼働から貴重な情報が得られ、制御が簡単で安全な原子炉であることが証明された。^[34] HRE が稼働中、ジョン F. ケネディ上院議員 とアルバート ゴア上院議員が ORNL を訪れ、ワインバーグがもてなした。^[25]

ワインバーグの指揮下で、ORNLは軍の「愚かな」 ^[35]原子力航空機の構想から離れ、メルトダウン耐性溶融塩炉（MSR）の民生バージョンに焦点を移しました。溶融塩炉実験（MSRE）は連続運転の記録を樹立し、トリウムを照射してウラン233を燃料として製造した最初の実験となりました。また、プルトニウム239と標準的な天然ウラン235も使用しました。 MSR は主に化学者（ORNL の Ray Briant と Ed Bettis（エンジニア）および NEPA の Vince Calkins）によって提案されたため、「化学者の原子炉」として知られていました。 ^[34]また、キャリア塩（ほとんどの場合、ベリリウム（BeF 2 ）とリチウム（LiF）（過度の中性子捕獲やトリチウム生成を防ぐためリチウム 6 の同位体が_減少）であるFLiBe ）にアクチニド（ウラン、トリウム、および/またはプルトニウム）を含む溶融塩の化学溶液を使用していたため、「化学者の原子炉」として知られていました。^[36] MSR では、原子炉の運転中に溶融塩の化学を変化させて核分裂生成物を除去したり、新しい燃料を追加したり、燃料を変更したりする機会も提供されました。これらはすべて「オンライン処理」と呼ばれます。^[37]

ワインバーグが所長を務めた期間、ORNLの生物学部門は、次に大きな部門の5倍の規模にまで成長した。この部門は、電離放射線が生物とどのように相互作用するかを理解し、骨髄移植など、放射線による損傷から生物を救う方法を見つける任務を負っていた。1960年代、ワインバーグは、原子力エネルギーを使用して海水を淡水化するなど、ORNLの新しいミッションも追求した。彼はこのミッションを推進するためにロスアラモス国立研究所からフィリップ・ハモンドを採用し、1970年に米国初の大規模な生態学プロジェクトである国立科学財団の 国家ニーズに応用される研究環境プログラムを開始した。^[38]

1958年、ワインバーグはウィグナーとともに最初の原子炉教科書『中性子連鎖炉の物理的理論』を共著した。翌年の1959年、彼はアメリカ原子力学会の会長に選出され、1960年にはアイゼンハワー政権とケネディ政権下で大統領科学諮問委員会の委員に就任した。^[39] 1945年の特許番号2,736,696を皮切りに、ワインバーグは通常ウィグナーとともに、米国の主力原子炉となっている軽水炉（LWR）技術に関する多数の特許を申請した。主なLWRの種類は加圧水型原子炉（PWR）と沸騰水型原子炉（BWR）で、海軍の推進力と商業用原子力発電に使用されている。^[40] 1965年、彼はユニオン・カーバイドの原子力部門の副社長に任命された。^[41]

1971 年の論文で、ワインバーグは原子力エネルギーを説明するために「ファウスト的取引」という用語を初めて使用しました。

私たち核の人々は、社会とファウスト的な取引をしてきました。一方で、私たちは触媒核バーナー（つまり増殖炉）で無尽蔵のエネルギー源を提供しています。私たちが通常の原子炉を使用する短期的な場合でも、化石燃料からのエネルギーよりも安価なエネルギーを提供しています。さらに、このエネルギー源は適切に処理されればほとんど汚染物質を排出しません。化石燃料バーナーは炭素、窒素、硫黄の酸化物を排出しますが、核システムが熱と放射能の痕跡以外の汚染物質を排出しなければならないという本質的な理由は存在しません。しかし、この魔法の源に対して私たちが社会に要求する代償は、私たちがまったく慣れていない社会制度に対する警戒と長寿です。^[42]

ワインバーグはニクソン政権によってORNLの所長を18年間務めた後、1973年に解雇された。これは、政権が選んだ液体金属高速増殖炉（LMFBR）ではなく、核の安全性の向上と溶融塩炉（MSR）を主張し続けたためであり、AECの原子炉部門長ミルトン・ショーが開発を任された。ワインバーグの解雇により、MSRの開発は事実上停止した。というのも、他の原子力研究所や専門家にはMSRはほとんど知られていなかったからである。^[43]カーター政権の核不拡散への関心の一環として、ORNLでのMSR研究は短期間復活し、エンゲルらによるORNL-TM-7207「ワンススルー燃料供給を備えた変性溶融塩炉の概念設計特性」に至った。これは今でも多くの人から商業用溶融塩炉の「基準設計」であると考えられています。^{[44] [45]}

ワインバーグは1974年にワシントンDCのエネルギー研究開発局の局長に任命された。翌年、彼はオークリッジ大学連合エネルギー分析研究所（ORAU）を設立し、初代所長となった。この研究所は将来のエネルギー需要を満たすための代替案の評価に焦点を当てていた。1976年から1984年まで、エネルギー分析研究所は二酸化炭素と地球温暖化に関連するさまざまな問題を研究するセンターであった。^[46]彼は1985年にORAUの著名な研究員になるために退職するまでORAUで働いた。 ^[25]

1972年、ワインバーグはミネルバ誌に「科学とトランスサイエンス」と題する画期的な論文を発表し、その中で科学と政策問題、特に政府の政策決定との接点に焦点を当てました。

科学や技術と社会との相互作用の過程で生じる問題の多くは、たとえば技術の有害な副作用や、科学の手法で社会問題に対処しようとする試みなど、科学に問うことができても科学では答えられない問いに対する答えにかかっている。私はこれらの問いを超科学的という用語で表現することを提案する。なぜなら、これらの問いは認識論的には事実に関する問いであり、科学の言葉で述べることができるが、科学では答えられないからである。つまり、それらは科学を超越している。公共政策が科学的問題ではなく超科学的問題に関係する限り、そのような政策の公布に貢献する科学者の役割は、問題が科学によって明確に答えられる場合の役割とは異なるはずである。^[47]

1977年6月、ワインバーグは下院環境大気小委員会の議会公聴会で、二酸化炭素排出量の増加が地球の平均気温に与える影響について証言した。彼は、一部の科学者が予測していたように2025年までに世界の二酸化炭素排出量が倍増すると、地球の平均気温が2度上昇すると述べた。^[48]

ワインバーグは引退後も活動を続けた。1992年に国際友好の鐘委員会の委員長に任命され、オークリッジに日本製の鐘を設置する手配をした。また、国際原子力機関と核兵器に対する防衛システムの強化を訴えた。^[49]最初の妻マーガレットは1969年に亡くなった。後に株式ブローカーのジェネビーブ・デペルシオと結婚したが、彼女は2004年に亡くなった。^{[8] [10]}息子のデイビッドは2003年に亡くなった。^[11]ワインバーグは2006年10月18日にオークリッジの自宅で亡くなった。彼にはもう一人の息子リチャードと妹フェイ・ゴールマンが残された。^[10]

アルヴィン・ワインバーグ財団は彼にちなんで名付けられました。^[50]

• 優秀若手アメリカ人賞（1950-51年）^[8]
• アメリカ芸術科学アカデミー会員に選出（1960年）^[51]
• 米国科学アカデミー会員に選出（1961年）^[52]
• アーネスト・オーランド・ローレンス賞（1960年）^[53]
• 原子力平和賞（1960年）^[54]
• アメリカ功労アカデミーゴールデンプレート賞（1961年）^[55]
• アメリカ哲学協会会員に選出（1977年）^[56]
• エンリコ・フェルミ賞（1980年）^[8]

• 中性子連鎖炉の物理理論、Alvin M. Weinberg & Eugene P. Wigner、シカゴ大学出版局、1958年。
• 『ビッグサイエンスについての考察』、ケンブリッジ：MIT出版、1967年。
• 『第二の原子力時代：原子力発電の新たなスタート』、アルビン・M・ワインバーグ、ラス・マニング編、ニューヨーク：プレガー、1985年、ISBN  0-030-04144-9。
• 核に関する対話の継続：選集、アルビン・M・ワインバーグ、ラッセル・M・ボールによる選集および序文付き、イリノイ州ラグランジパーク：アメリカ原子力協会、1985年、ISBN 0-8944-8552-0。 
• 戦略防衛と軍備管理、Alvin M. Weinberg、Jack N. Barkenbus編。ニューヨーク：Paragon House、1988年、ISBN 0-887-02218-9。 
• 安定性と戦略的防衛、ジャック・N・バーケンバスとアルビン・M・ワインバーグ編、ワシントンD.C.：ワシントン研究所出版、1989年、ISBN 0-887-02046-1。 
• 核反応：科学とトランスサイエンス、アメリカ物理学会、1992年、ISBN 0-88318-861-9。 
• 『最初の核時代：技術問題解決者の生涯と時代』、ニューヨーク：AIP プレス、1994 年。ISBN 1-56396-358-2。1940年代初頭から 1990 年代初頭までの期間を扱った、ワインバーグの自伝。 

• ジョンソン、リーランド、シャファー、ダニエル (1994)。オークリッジ国立研究所: 最初の 50 年間。ノックスビル: テネシー大学出版局。ISBN 978-0-87049-853-4。
• ザントン、アンドリュー（1992）。ユージン・P・ウィグナーの回想録。プ​​レナム。ISBN 0-306-44326-0。
• Wadsworth, Jeffrey (2008). 「Alvin M. Weinberg 1915–2006」.追悼の辞. 12.米国工学アカデミー: 332–337.
• ワインバーグ、アルヴィン（1994年）。『最初の核の時代：技術解決者の生涯と時代』ニューヨーク：AIPプレス。ISBN 1-56396-358-2。
• 国際名人名鑑2004ロンドン：ヨーロッパ 2003年ISBN 978-1-85743-217-6. OCLC  59342773.

Wikiquote にAlvin M. Weinbergに関する引用があります。

• アルヴィン・ワインバーグ記念碑
• 1986年 SL サンガーによるアルヴィン・ワインバーグへの音声インタビュー マンハッタン計画の声
• アルヴィン・ワインバーグ文書（検索支援）、テネシー大学ノックスビル校図書館
• オークリッジ国立研究所の経歴