Ядерный инцидент SL-1

В самый разгар зимы 1961 года, в отдаленном районе пустыни в сорока милях к западу от Айдахо-Фолс, ядерный проект по заказу армии потерпел неудачу, когда трое дежурных операторов были убиты внезапным паровым взрывом и последующим расплавлением реактора. Реактор был официально известен как стационарный реактор малой мощности номер один или неофициально как SL-1 и был построен Аргоннской национальной лабораторией. Хотя остаточные последствия аварии были ограничены из-за удаленного расположения и относительно небольших размеров реактора, на сегодняшний день это остается единственным подобным инцидентом, когда-либо приведшим к немедленной гибели людей. [1]

Фон

В середине века в Америке, когда холодная война была в самом разгаре, у вооруженных сил Соединенных Штатов была острая необходимость в реализации плана, именуемого «системой дальнего раннего предупреждения», в рамках которого они должны были установить несколько радиолокационных станций вдоль полярного круга для наблюдения за для доказательства советского вторжения. Эти станции несли важную ответственность за передачу уведомлений о нападении на централизованные командные пункты, что давало более широким военным важные дополнительные часы или даже минуты для подготовки. Однако проживание в таких отдаленных местах означало, что была очень высокая стоимость дозаправки и, следовательно, высокий спрос на маломощный, долговечный источник энергии.Решением, которое было предложено для борьбы с этой проблемой, было строительство простых, маломощных ядерных реакторов на месте, которые могли бы работать в течение длительных периодов времени с небольшим вмешательством и уменьшить нагрузку на пополнение запасов на аванпостах. принятие для определения жизнеспособности плана. Так возник реактор СЛ-1. [1]

Стационарный реактор малой мощности номер один

Объект, изображенный на рис. 1 до аварии, строился с июля 1957 г. по июль 1958 г. и был введен в эксплуатацию чуть более чем за два года до инцидента, 24 октября 1958 г. За ним ухаживала бригада военнослужащих, специально обучены его эксплуатации и необходимым процедурам безопасности. Он был расположен в цилиндрическом стальном здании диаметром 38 футов и высотой 48 футов и не был рассчитан на высокие уровни давления, как это было бы в случае, если бы объект был расположен ближе к большому населению. [1] Сам реактор был рассчитан на подводимую энергию 3 мегаватта (МВт). В то время как активная зона была рассчитана на большую мощность, на момент инцидента она имела 40 тепловыделяющих элементов и управлялась 5 крестообразными стержни, изготовленные из кадмия толщиной 1,5 мм, покрытые алюминием толщиной 2,0 мм и весом 84 фунта. Каждый имел эффективную длину 32 дюйма. [2] Завод был спроектирован для использования высокообогащенного урана 93,2% в качестве топлива и работал с естественной циркуляцией, используя легкую воду в качестве теплоносителя, которая работала при 300 фунтах. на квадратный дюйм. Ключевым моментом в этой конструкции был тот факт, что топливная загрузка недостаточной емкости давала центральному стержню гораздо большую реактивность. [2]

Первая ядерная авария в Америке

21 декабря 1960 года реактор был остановлен на плановый ремонт, а основная бригада операторов уехала на отдых. Тем временем на объекте работала ремонтная бригада из трех операторов. 3 января в 21:01, когда реактор готовился к возобновлению работы, процедуры требовали, чтобы центральный стержень управления был выдвинут вручную на несколько дюймов. В частности, безопасный предел удлинения должен был достигать 4,2 дюйма. Однако вместо этого стержень был удлинен примерно на 20 дюймов.Поскольку управляющие стержни регулируют скорость реакции деления, поглощая избыток нейтронов, испускаемых атомами U-235 (в среднем 2,4 на атом), и поддерживая постоянную скорость нейтронов, позволяющую вызывать новые события деления (т.е. эффективное размножение нейтронов фактор, или k-эффективный, равный 1), удаление центрального стержня за его безопасный предел привело к тому, что реактор быстро достиг критичности. [2] Следовательно, всего через четыре миллисекунды в окружающей воде было выделено достаточно тепла, чтобы заставить ее испариться. Это высвободило чрезвычайно концентрированное количество пара из реактора, в результате чего весь корпус (весом 26 000 фунтов) подпрыгнул на 9,1 фута по вертикали, а управляющие стержни и различные другие части сборки были выброшены вверх с достаточно большой силой, чтобы стать врезался в потолок. Взрыв немедленно повалил на пол армейских специалистов Джона А. Бирнса (27 лет) и Ричарда Лероя МакКинли (22 года), убив Бирнса (оператора реактора) и серьезно ранив МакКинли (стажера). Третий человек, электрик первого класса Navy Seabee Construction Ричард С. Легг (26 лет и начальник смены), который стоял на вершине судна, сам был пронзен и пришпилен к потолку. В то время как соседние бригады были предупреждены о чрезвычайной ситуации с помощью системы сигнализации и храбро подверглись опасным уровням радиации, чтобы помочь операторам, все трое в конечном итоге скончались, а МакКинли был найден живым, но позже скончался от полученных травм. [2,3]

Наследие

События той ночи вызвали несколько долгосрочных последствий. Помимо прекращения использования этой конструкции во всех последующих реакторах и повсеместного пересмотра процедур безопасности во всех будущих конструкциях, чтобы предотвратить возможность быстрой критичности, этот инцидент застал мир врасплох. Уборка места происшествия подвергла сотни людей опасному уровню радиации, несмотря на удаленность.[3] При этом она взяла то, что было провозглашено революционной технологией, которая должна была обеспечить, казалось бы, неограниченный, стабильный источник энергии при небольших затратах, и превратила ее в проблему общественного беспокойства и скептицизма, которая продолжает преследовать эту область. день, как показано на рис. 2. Как этот скептицизм сыграет в будущем, пока мы продолжаем продвигаться вперед в ядерных технологиях, еще неизвестно.

© Даниэль Берриос. Автор разрешает копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде с указанием автора только в некоммерческих целях. Все остальные права, включая коммерческие права, принадлежат автору.

использованная литература

[1] С. М. Стейси, Доказательство принципа: история Национальной инженерно-экологической лаборатории Айдахо, 1949–1999 гг., Министерство энергетики США, местное отделение в Айдахо, DOE/ID-10799, (типография правительства США, 2000 г.) [220 МБ].

[2] «Авария на реакторе SL-1 3 января 1961 г.: промежуточный отчет», Инженеры по сжиганию, Министерство энергетики США, Оперативное управление Айдахо, IDO-19300, 15 мая 61 г.

[3] «Заключительный отчет об операции по восстановлению SL-1», General Electric Co, отчет Комиссии по атомной энергии, Министерство энергетики США, Оперативный офис Айдахо, IDO-19311, 27 июня 1962 года.