Льюис Эдвард Джон Робертс ( англ. Lewis Edward John Roberts ; 31 января 1922 , Кардифф — 10 апреля 2012 ) — британский химик-ядерщик и выдающийся деятель в развитии науки и технологий.

Занимался химией актиноидов все 20 лет, на протяжении которых он проводил новейшие исследования в областях физико-механических свойств и структур оксидов актиноидов. Был одним из основателей неядерной британской программы.

Биография

Ранние годы

Льюис Робертс родился 31 января 1922 года в Кардиффе . Оба родителя были предрасположены к науке. Отец (умер в 1932 году), Уильям Эдвард Робертс, изучал теологию в Уэльском университете и был священником в Пресвитарианской Церкви в Уэльсе . Мать, Лилиан Льюис Робертс, была родом из семьи научных деятелей и преподавала в школе языки и живопись.

Детство Льюиса было одиноким, так как его родители обладали очень слабым здоровьем. В 1927 году семья переехала в Суонси , и Льюис пошел в начальную школу Св. Хильды (1927—1932), а затем в Старшую школу Суонси (1932—1939). Там под влиянием авторитета директора, Грега Моргана, Робертс стал интересоваться математикой, физикой и химией. В 1938 году он окончил школу и получил стипендию на обучение в Оксфордском университете .

Помимо учебы Робертс увлекался театром и крикетом, был старостой, вице-президентом научного сообщества и руководителем дискуссионного клуба.

Университет

В 1939 году Робертс начал обучение в колледже Иисуса ( Оксфордский университет ). Однако вскоре, находясь в родительском доме, во время бомбежки получил серьезную травму головы и смог вернуться в колледж только в 1940 году.

В 1942 году в разгар войны и почти сразу после открытия явления расщепления атома Льюис Робертс был распределен на работу над Британским проектом по созданию атомной бомбы . Робертс должен был подписать закон о государственной тайне и не говорить ни с кем за пределами лаборатории о проекте, который проходил под кодовым именем «Трубные сплавы». Лаборатория Кларендон, которая подписала соглашение для участия в этой разработке, была при колледже Иисуса.

В 1943 году он получил диплом бакалавра и начал свое первое самостоятельное исследование по химии актиноидов.

Во время обучения он познакомился и завязал крепкие отношения с разными химиками: Уильямом Хардвиком, Биллом Армстронгом, Питером Шоу и Джимми Дунканом.

В 1949 году Робертс женился на Элеонор Мэри Люскомб (умерла в 2010 году), в 1954 году у них родился сын Мэттью.

Научная деятельность

Кларендрон

После окончания колледжа Робертс продолжил свое обучение и приступил к написанию кандидатской диссертации в той же лаборатории Кларендон. Он присоединился к группе исследователей, изучавших разделение изотопов урана с помощью диффузии . Цель заключалась в том, чтобы выделить более легкий расщепляемый изотоп ²³⁵ U , необходимый для ядерной бомбы, из бóльшего и неделящегося ²³⁸ U . В то время единственным возможным методом была многочисленная фильтрация летучего газообразного соединения UF ₆ через пористую металлическую мембрану, через которую более легкий изотоп диффундировал немного быстрее, чем более тяжелый. Ключевой проблемой была высокая реакционная способность UF ₆ , приводившая к коррозии и забиванию пор в мембранах. Исследование Робертса было связано с микроструктурой и химической реакционной способностью металлических и композитных мембран, целью было выявить состав и распределение пор, которые ограничивали воздействие коррозии и обеспечивали разделение изотопов.

Чок-Ривер

После войны в 1946 Робертс переехал в Чок-Ривер в Онтарио , чтобы продолжить свою работу над химией разделения изотопов под общим руководством Джона Кокрофта и Боба Спенса. Работая с Морисом Листером, он достиг первого разделения ничтожного количества чистого соединения плутония , извлеченного из топливного стержня, облученного в экспериментальном ядерном реакторе . Однажды Робертс пролил раствор, содержавший 25 мг плутония. Ему пришлось быстро реагировать: он вырезал кусок линолеума и растворил его в азотной кислоте , тем самым восстановив почти 99 % всего выделенного плутония.

Харвелл

Исследования в Харвелле

В 1947 году Робертс вернулся в Англию и примкнул к сотрудникам Исследовательского института атомной энергии в Харвелле, основателем которого был Джон Кокрофт. Свою исследовательскую деятельность в Харвелле он начал под руководством Боба Спенса, с которым он работал в Канаде.

Одной из ранних целей в Харвелле была быстрая постройка и эксплуатация двух реакторов на основе графита , первый — экспериментальный графитовый низкоэнергетический ядерный реактор в 1947 году и второй — намного больше — британский экспериментальный ядерный реактор «0» в 1948 году. В частности, для этого требовались подробные программы изучения структуры и свойств графита, потому что он влиял на работу в активной зоне реактора. Ключевым фактором, ограничивающим жизнь реактора с графитовым замедлителем является нарушение целостности замедлителя под действием излучения.

Первой задачей Робертса после его прихода в химический отдел было детальное изучение микроструктуры и реакционной способности графита. Он исследовал структуру пор синтетического графита через значения плотностей жидких веществ, чтобы показать, что значительная часть пор была закрыта для жидких и газообразных сред.

В 1951 году Робертс пришел в группу под руководством Дж. С. Андерсона, в которой ему предложили изучать нестехиометрические оксиды актиноидов. Оксиды актиноидов, в особенности UO ₂ и PuO ₂ (а также ThO ₂ ), являются самыми важными топливными материалами для ядерных реакторов. Понимание того, как их структура и термодинамические свойства связаны с свойствами и эксплуатационными характеристиками топлива, непосредственно влияет на работу ядерного реактора . Таким образом, работа в этой области совпадала с основным интересом Робертса — применением фундаментальных наук. Первая работа Робертса с Андерсоном была посвящена реакционной способности и химии поверхностей оксидов урана и уран-ториевых смешанных оксидов.

В 1954 году Робертс получил возможность съездить на год в Калифорнийский университет , и по приезде, в 1955 году, его внимание переключилось на определение термодинамических свойств и фазовых диаграмм оксидных и смешанных оксидных систем в виде нестехиометрических соединений , показывающих высокие концентрации дефектов в анионной решетке .

Активно занимаясь исследованиями, он стал руководителем группы химии твердого тела в 1958 году, затем — отдела радиационной и твердой химии в 1961 году, а в 1968 году стал заместителем начальника химического подразделения.

Интересы Робертса в твердофазных электролитах для измерения термодинамических функций оксидов актиноидов привели к идее использования тех же электролитов в высокотемпературных топливных элементах. Было показано, что ZrО ₂ - Y ₂ О ₃ обладает подходящей проводимостью для ионов кислорода при температурах выше 900 °C.

Исследования группы Робертса в твердофазных электролитах для применения в энергетических источниках в 1970-е привели к программе в Харвелле по изучению натриевых/серных батарей с использованием β-оксида алюминия в качестве электролита, проводящего ионы Na+ при температуре 300 °C. Потом натрий-серная батарея из соображений безопасности была заменена на натрий-хлоридникелиевую, в дальнейшем использованную для коммерческого производства электромобилей и телекоммуникационных приборов.

В 1968 году Робертс стал одним из руководителей центра Харвелл.

Харвелльская индустриальная программа

Уолтер Маршалл сменил Боба Спенса в роли нового директора Харвелла в 1967 году, и сразу же приступил к решению проблем дальнейшего финансирования Харвелла.

В начале 1963 года Гарольд Уилсон, премьер-министр лейбористского правительства, принял решение об участии правительства в исследовательской деятельности центра. Сначала было сформировано новое министерство технологий — оно стало центром управления всех промышленных сфер труда. Их главной целью было внедрение науки в индустрию, так как на международном уровне Великобритания занимала лидирующую позицию в исследованиях, но была гораздо менее успешной в развитии технологий. Отсюда вытекала следующая проблема — чрезмерное финансирование науки.

Одной из главных проблем, с которыми пришлось столкнуться Робертсу, было создание правовой основы, в рамках которой можно было бы поддерживать неядерную работу. Расширение работы властей за пределами, установленными первоначальным актом атомной энергии (1954 год), было узаконено актом о науке и технике в 1965 году. Робертс руководил работой в Харвелле, чтобы определить эти требования и согласовать их в правительстве. Его качества, частично полученные благодаря исследовательской практике — особое внимание к деталям, скрупулезная осторожность в том, чтобы не отвлекаться от сути, и огромный авторитет в управлении командой Харвелла и проведении переговоров с представителями властей — были ключевыми факторами в достижении успеха.

Вторая проблема заключалась в получении нового финансирования неядерной программы . Для ее реализации Робертс следовал трем основополагающим принципам: во-первых, работать в рамках существующей технологической базы лаборатории, в соответствии с требованиями акта науки и техники 1965 года; во-вторых, укрепить связи с промышленными заказчиками Харвелла, осознавая, что успех можно будет оценить по готовности предприятий сотрудничать с Харвеллом и финансировать его деятельность; и в-третьих, вести себя профессионально с коммерческой точки зрения — в установлении отношений между клиентом и подрядчиком как с государственными, так и с промышленными клиентами.

В своих различных лекциях и статьях о Харвеллской неядерной программе Робертс раскрывал некоторые из основных причин успеха и извлеченные уроки. Одной из таких показательных причин являлось то, что финансирование, идущее на неядерную программу, увеличилось с менее 1 млн фунтов стерлингов до примерно 4 млн фунтов стерлингов в течение первых пяти лет до 1975 года, что составляло около 50 % общих расходов лаборатории.

Директор Харвелла

В 1975 году Робертс был назначен директором Харвелла. Его задачей было развивать коммерчески ориентированную «прикладную ядерную» работу, основанную на использовании для промышленности методов, полученных непосредственно из ядерных исследований и разработок, включая специализированные аналитические методы, которые используются, например, в реакторах для исследований и ускорителях.

Важной инициативой Робертса было предложение о создании организации, занимающейся утилизацией ядерных отходов, в промышленности, в первую очередь Центральной электрогенерирующей границей и Британского ядерного топлива. Это было принято промышленностью и правительством, а в 1982 году Робертс стал председателем правления компании по утилизации ядерных отходов.

Особенно важным было введение в 1980-х годах фонда инвестиций, что поставило коммерческие программы Харвелла на прочный фундамент.

Университет Восточной Англии

В 1985 году Робертсу поступило предложение от Лорда Цукермана о работе на кафедре оценки экологических рисков в Университете Восточной Англии . В то время возраст Робертса приближался к пенсионному, однако он решил подать заявление о приеме на работу, и, к своему большому удивлению, был принят. Он продолжил давнюю традицию выдающихся ученых Харвелла, в числе которых были Джон Кокрофт, Боб Спенс и Джон Андерсон, которые также переходили на академические должности. Кроме того, тогдашний ректор университета Восточной Англии , профессор Майк Томпсон, был старым коллегой Харвелла в металлургическом департаменте в 1960-х годах, прежде чем перейти на академическую должность в качестве профессора физики в .

Во время своего пребывания в университете Восточной Англии Робертс проявил большой интерес к вопросам, связанным с ядерной энергией, и продолжал публиковать статьи, которые внесли важный вклад в управление радиоактивными отходами . Он выступал в качестве специализированного советника Избранного Комитета Палаты лордов по исследованию 1988 года «Управление радиоактивными отходами» под председательством графа Крэнбрук. Его преподавательские обязанности были относительно небольшими — он читал короткий курс по статистическому учету рисков и техническим аспектам регулирования рисков для учащихся третьего курса, а также некоторые вступительные лекции для первокурсников. Важной инициативой Робертса было основать Группу Оценки Экологических Рисков с первоначальной целью оценки и сравнения рисков объективным образом и для развития общественного понимания некоторых проблем . Робертс писал, что объект исследования не особо вписывался в преобладающий механизм академического финансирования, и он должен был широко использовать свои связи, чтобы получить достаточную поддержку. Основное финансирование было предоставлено фондом Вольфсона и дополнено набором исследовательских контрактов от публичного (включая Европейский Союз) и частного сектора.

Общественная деятельность

По возвращении в Великобританию, Робертс присоединился к Британской Ассоциации Ядерных Исследований, которая была образована в 1946 году с Джозефом Ротблатом в качестве первого вице-президента. Британская ассоциация ядерных исследований была политически нейтральна и обеспокоена государственной политикой Великобритании в отношении применения и потенциальной опасности ядерной физики. Многие известные ученые, большинство из которых входили в Королевское общество, были членами ассоциации, которая выражала свою позицию через публикации, отчеты и публичные встречи, и особенно новаторским событием была выставка, посвященная атомной энергии, так называемый «Атомный поезд». Это был мобильный музей с моделями, размещенными в двух железнодорожных вагонах, иллюстрирующий мирное и военное использование атомной энергии. Атомный Поезд гастролировал по Британским островам и даже посещал Скандинавию и Ближний Восток. Одним из ранних выступлений Робертса во время работы в Британской ассоциации ядерных ученых была поездка с Атомным Поездом в его родной город Суонси вместе с Брайаном Фловерсом. Он вспоминал:

«общественный интерес был просто удивительным. Приходили сотни людей, и мы говорили с ними весь день — от школьников до пенсионеров, также мы обошли весь Суонси, читая лекции в школах»

Как отражено в многочисленных публикациях и лекциях, трудности, с которыми сталкиваются ядерные технологии со стороны общества были особой заботой для Робертса. Он разбирал многие ключевые проблемы, лежащие в основе этих трудностей, в своей книге «Ядерная энергия и общественная ответственность». Помимо публикации научного опыта, в книге рассматриваются такие сложные проблемы, как принципы регулирования радиационного облучения, риск несчастных случаев, стоимость обеспечения безопасности, а также обращение с радиоактивными отходами и их потенциальное воздействие на окружающую среду.

Пенсионные годы

После ухода на пенсию Робертс сохранил отличные профессиональные отношения с коллегами из группы по оценке экологических рисков, что позволило ему завершить два исследования, которые он инициировал: «Анализ эпохи электричества — взгляд Великобритании», проведенное для атомной электростанции, и «Борьба с глобальным потеплением путем получения водорода из неископаемых видов топлива», осуществляемого в сотрудничестве с отделом технической поддержки в Харвелле. Он был назначен специальным советником для изучения загрязнения полихлорированными дифенилами и диоксинами вблизи коммерческого мусоросжигательного завода в Южном Уэльсе. Робертс продолжал предоставлять консультации по вопросам, связанным с безопасностью, в качестве советника-специалиста в Комитете по обороне до 1991 года, уделяя особое внимание таким вопросам, как снятие с эксплуатации атомных подводных лодок, радиационная защита гражданского населения и британская программа ядерных испытаний в 1950-х годах. Кроме того, он был назначен членом независимой консультативная группы, созданной Министерством обороны для рассмотрения оценки рисков при хранении взрывчатых веществ. С 1988 по 1992 год он был членом группы по вопросам окружающей среды Совета по социальной ответственности Церкви Англии . В середине 1990-х годов Робертс был членом консультационной группы Национальной Академии по вопросам энергетики и окружающей среды в XXI веке, во время работы в которой Робертс написал две статьи о плутонии в окружающей среде и плутонии в качестве топлива реактора.

Робертс продолжал публиковаться и читать лекции по экологическим и связанным с безопасностью темам. В частности, он выступил в Королевском обществе в 1992 году с лекцией «Достижения и перспективы ядерной энергетики». Он провел лекционный тур в 1993 году в Новой Зеландии, частично спонсируемый Королевским обществом Новой Зеландии, где он говорил о проблемах оценок рисков и о реагировании на изменение климата.

Почести и награды

• 1978 — Орден Британской Империи
• 1978 — Избранный член Королевского химического общества
• 1981 — Лектор Р. М. Джонса, Королевский Университет в Белфасте
• 1982 — Избранный член Королевского общества
• 1985—1987 — Президент Британского ядерно-энергетического общества
• 1992 — Лектор Мемориала Резерфорда Королевского общества

Библиография

• 1953. L. E. Roberts, E. M. Dresel. Closed pores in synthetic graphite. Nature 171, 170.
• 1954. L. E. Roberts, J. S. Anderson, D. N. Edgington, L. E. J. Roberts & E. Wait) The oxides of uranium. Part IV. The system UO2-ThO2-O2. J. Chem. Soc., 3324-3331.
• 1954. L. E. Roberts. The oxides of uranium. Part V. The chemisorption of oxygen on UO2 and on UO2-ThO2 solid solutions. J. Chem. Soc., 3332-3339.
• 1956. L. E. Roberts J. K. Dawson. Magnetochemistry of the heaviest elements. Part IX. The system UO2-ThO2-O. J. Chem. Soc., 78-80.
• 1958. L. E. Roberts A. J. Walter & V. J. Wheeler. The oxides of uranium. Part IX. The decomposition of carbon monoxide on uranium and thorium oxides. J. Chem. Soc., 2472—2481.
• 1961. L. E. Roberts, A. J. Walter. Equilibrium pressures and phase relations in the uranium oxide system. J. Inorg. Nucl. Chem. 22, 213—229.
• 1958. L. E. Roberts, A. G. Adwick, M. H. Rand, L. E. Russell & A. J. Walter. The actinide oxides. In Proc. Second UN Conf. on Peaceful Uses of Atomic Energy, Geneva, 1-13 September 1958, vol. 28, paper 26, pp. 215—222. Geneva: United Nations.
• 1961. L. E. Roberts. The actinide oxides. Q. Rev. Chem. Soc. 25, 442—460.
• 1970. L. E. Roberts. New Harwell Industrial Programme. Ceramics 21 (269), 16.
• 1967. L. E. Roberts T. L. Markin. Thermodynamics of non-stoichiometric oxide systems. Proc. Br. Ceram. Soc. 8, 201—207.
• 1991. L. E. Roberts. An introduction to risk assessment. In Future climate change and radioactive waste disposal (ed. C. M. Goodess & J. P. Palutikov), pp. 13-23. Norwich: CRU, University of East Anglia.
• 1993. L. E. Roberts. The world energy situation. Christian Action J. (winter), 6-9.
• 1999. L. E. Roberts. The estimation and meaning of risk. In Risk! Life is a risky business (Christ and the cosmos, no. 13) (ed. P. A . Beetham), pp. 3-28. Lymington: Christ and the Cosmos Initiative.

Примечания

Ссылки