制造原子弹，必先建造核反应堆。因为设计原子弹所需要的许多重要数据和机理，必须事先在反应堆的实验中取得。
1942年11月，费米出其不意地在芝加哥大学运动场的西看台下忙碌起来。
1942年12月2日，上午8点30分，参加这项研究的40余位科学家聚集在北面的看台上。
9点45分，费米下了第一道命令：“启动！”下午3点20分，反应堆进入自持的工作状态。“胜利了！胜利了！”
“反应堆成功了！”
事情说来也凑巧，1492年是意大利航海家哥伦布横渡大西洋到达美洲新大陆；而1942年，又有一位意大利“航海家”登上了另一块“新大陆”——人类终于首次实现了有控制地释放蕴藏在原子核中的巨大能量。1492年和1942只是中间两个数字颠倒了一下，这不能不说是一种巧合。
人类第一次利用原子核反应堆，直接从原子核中提取了能量。
裂变现象的发现前后经历了5年时间。当时是1939年，第二次世界大战已经迫在眉睫。由于裂变现象是在希特勒统治的国家——德国发现的，人们担心，希特勒可能会利用这一物理学上的最新成就来发动战争，甚至利用原子能来生产某种爆炸物。
当时有许多科学家从欧洲来到美国，他们特别担心德国人首先制造出原子武器。
严峻的形势迫使科学家们对链式裂变反应做进一步研究。他们决心赶在纳粹德国之前掌握核能。经过艰辛努力，这一愿望终于实现，而希特勒德国在它灭亡之前，却始终未能造出原子武器。
1939年9月，第二次世界大战在欧洲摆开了战场。与此同时，经爱因斯坦、西拉德等科学家的积极奔走，原子能研究终于得到了美国政府的支持，开始秘密地进行。负责这项研究工作的是著名原子物理学家费米和西拉德。费米在接受试验任务时，手头上并没有纯粹的铀—235，甚至连浓缩铀也没有。他只好用含铀-23899.3％的天然铀作核燃料。铀-238这种核素虽然在快中子作用下会发生少量裂变，但主要是吸收中子而形成超铀元素。铀-238俘获中子以后，先放出γ射线转变为铀-239。铀-239不稳定，它放出一个电子以后转变为镎-239。镎-239再放出一个电子转变为人工核燃料钚-239。钚-239在快中子和热中子作用下都能发生裂变，而且较易提纯，其性能比铀-235还要好一些。它与浓缩的铀—235一样，是核武器的一种重要原料。
可是，反应堆内将产生的钚，却帮不了费米什么大忙。他必须用天然铀中少得可怜的，总共只占0.7％的铀-235来实现这一创举。
经过一年的研究，他们决定用石墨来作中子慢化剂。根据计算，他们至少需要几千吨高纯石墨。他们把石墨块切成一定的规格，然后互相拼接起来。一层又一层地垒成一个大堆。在石墨块之间还按一定方式放入了铀块，这就是世界上第一个反应“堆”。
今天，反应堆的结构形式有了很大的变化。例如，秦山核电厂的压水堆，实际上是一个厚壁的钢容器，内部是各种极为精密的结构，包括核燃料、慢化剂、反射层等所有与链式反应有关的部件。它的外形与“堆”已毫无相似之处，但我们仍称它“堆”。
1942年12月2日8时30分，大约有20个人聚集在芝加哥大学的室内网球场上，他们将首次点燃原子的火焰。
三个年轻人爬到反应堆的顶上。这是最危险的地方。他们的任务是：如果核反应失去控制，就把一种能大量吸收中子的镉液灌注到反应堆内，以扑灭可能发生的原子大“火”。
另一名科学家站在反应堆的旁边，他的任务是在费米的指挥下，操作一根插在反应堆内的主控制棒。这根棒也是由镉制造的，未开堆时，它大部分都插在堆芯里。由于镉可以吸收掉大量中子，因此反应堆才能保持在亚临界状态。根据计算，当这根棒大部分抽出反应堆时，反应堆内就开始链式裂变。10时左右，费米下令把两根由电气操纵的控制棒从堆内抽出，接着一点一点地抽出那根主控制棒。每当主控制棒往外抽出一些的时候，盖克计数器的脉冲计数声音就响得快一些。费米迅速地作了一些计算，然后要求再抽出一些。实验正在按照预计一步一步地进行着，11时35分，突然轰隆一声，原来由电气操纵的自动控制棒落下来了。由于安全保护点设置得太低，这根控制棒提前“行动”了，链式反应没有发生。
午后，对自动控制棒的安全定值作了一些调整后，一切又从头开始。下午3时，主控制棒抽出的长度已超过了上午的数值。这时，计数器响得更欢了。大家都意识到，庄严的一瞬即将来临。
费米让操纵者把控制棒又抽出了约0.3米多，这时，记录仪开始画出一条向上扬起的曲线，标志着链式反应已正式开始。
链式反应大约进行了半个小时。随后，费米就下令把镉棒插回反应堆里。计数器慢下来了，记录仪的描笔也下降到了原始位置，反应停止了。
这时，人们心潮澎湃，激动万分。对于这一人类征服自然的伟大历史事件，没有人给科学家们拍照。他们分享了一瓶自己带来的庆功酒，然后在酒瓶的商标纸上签上了每个参加者的姓名。
今天，人们来到芝加哥大学进行访问时，都可在足球场西看台下面找到这个室内网球场。在这座建筑的外墙上，有一块朴素的纪念碑，上面写着：1942年12月2日，人类于此首次完成持续链式反应的实验，在可控的核能释放上跨出了第一步。