Na pozadí událostí první poloviny 20. století došlo v jaderné fyzice k řadě průlomových objevů, které odstartovaly závod o sestrojení první atomové bomby a získání rozhodující převahy v druhé světové válce. V prosinci roku 1942 byl na chicagském fotbalovém stadionu postaven první experimentální jaderný reaktor Chicago Pile-1. Pod vedením italského fyzika Enrica Fermiho v něm před 80 lety, 2. prosince 1942, proběhla první kontrolovaná štěpná jaderná reakce.
Enrico Fermi, italský fyzik a univerzitní profesor, emigroval do USA společně s židovskou manželkou Laurou v roce 1938. Manželský pár opouštěl Itálii krátce poté, co Benito Mussolini, stojící v čele italského fašistického státu, vydal Manifesto della razza, antisemitský zákon, který židům odebíral italské občanství. Fermi k odchodu z Itálie využil slavnostního ceremoniálu ve Stockholmu, při kterém obdržel Nobelovu cenu za fyziku za potvrzení existence nových radioaktivních prvků vytvořených neutronovým ozařováním a s tím spojený objev jaderných reakcí způsobených pomalými neutrony.
První experimentální jaderné štěpení
Vysokoškolské vzdělání získal Fermi na univerzitě v Pise, kde už v 21 letech obhájil disertační práci. Díky stipendiu následně studoval v německém Göttingenu a roku 1927, když mu bylo 26 let, byl jmenován profesorem teoretické fyziky na univerzitě v Římě. Kromě výuky se na univerzitě soustavně věnoval také výzkumu, který mu v roce 1938 vynesl prestižní Nobelovou cenou. Po emigraci našel Fermi akademické útočiště na Kolumbijské univerzitě, kde spolu se svými kolegy 25. ledna 1939 úspěšně provedl první experimentální jaderné štěpení uskutečněné na území USA.
O rok později maďarský fyzik Leo Szilard, který jako první teoreticky předpověděl řetězové jaderné štěpení, a Albert Einstein posílají dopis Franklinu Rooseveltovi. Amerického prezidenta v něm varují před německým jaderným programem, jenž má za cíl sestrojit jadernou bombu, a ovlivnit tak výsledek války ve prospěch nacistického Německa. Iniciativa Szilarda a Einsteina je prvním impulsem k realizaci dnes již proslulého amerického tajného projektu Manhattan, který spojil největší fyzikální mozky 20. století.
Chicago Pile-1
Mezitím se Enrico Fermi stěhuje do Chicaga, aby zde vedl stavbu prvního experimentálního jaderného reaktoru. Fermi nejenže stavbu dozoroval, ale hlavně byl autorem návrhu a technického řešení reaktoru nazvaného Chicago Pile-1. Reaktor byl postaven na squashovém kurtu, který přináležel k chicagskému univerzitnímu fotbalovému stadionu. Název Chicago Pile, v překladu chicagská hromada, odkazoval na vzhled konstrukce reaktoru. Na první pohled byla totiž z reaktoru patrná jen hromada černých grafitových cihel, z které trčely dřevěné trámy.
Uranové jádro reaktoru, prokládané grafitem, produkovalo neutrony a odebíráním nebo opětovným vkládáním dřevěných regulačních tyčí, jejichž konce byly uvnitř aktivní zóny reaktoru pokryté kadmiem, se moderovala probíhající jaderná reakce. Celé konstrukci překvapivě chybělo jakékoliv chlazení a také stínění proti ionizujícímu záření.
Dne 2. prosince 1942 byly z Chicago Pile-1 postupně odebírány regulační tyče a v 15:35 dosáhl reaktor kritického stavu – probíhala v něm řetězová štěpná reakce, která byla zastavena o 28 minut později opětovným zasunutím regulačních tyčí. První jaderný reaktor tak úspěšně zahájil svůj provoz. Od prvního experimentálního zařízení však vedla ještě dlouhá cesta k jaderným elektrárnám, jak je známe dnes. Mírového využití jádra se lidstvo dočkalo až v roce 1954, kdy zahájila provoz první jaderná elektrárna v ruském Obninsku s instalovaným výkonem 5 MW.
Experimentální jaderný reaktor Chicago Pile-1 byl na fotbalovém stadionu v provozu do února 1943, poté byl rozebrán a následně znovu sestaven, tentokrát již pod názvem Chicago Pile-2, na půdě tehdy vznikající Argonne National Laboratory. Původní Chicago Pile-1 dnes připomíná socha s pamětní deskou před chicagským fotbalovým stadionem a několik grafitových bloků, které najdeme v expozicích napříč Spojenými státy.