Stosy łusek wiatru

Stosy Windscale
Windscale piles 1990.png
Stosy Windscale na początku lat 90-tych
Zaprojektowany i zbudowany przez Ministerstwo Zaopatrzenia
Operacyjny 1950 do 1957
Status W trakcie likwidacji
Główne parametry rdzenia reaktora
Paliwo ( materiał rozszczepialny ) Naturalny uran metaliczny, uran lekko wzbogacony
Stan paliwa Stałe (pręty)
Widmo energetyczne neutronów Brak informacji
Podstawowa metoda kontroli Pręty sterujące
Główny moderator Grafit jądrowy
Chłodziwo pierwotne Powietrze
Wykorzystanie reaktora
Pierwsze użycie Produkcja plutonu
Moc (termiczna) 2 × 180 MW
Uwagi Zamknięty po pożarze Windscale w dniu 10 października 1957 r

Stosy Windscale były dwoma chłodzonymi powietrzem reaktorami jądrowymi moderowanymi grafitem w elektrowni jądrowej Windscale w Cumberland (obecnie znanej jako strona Sellafield w Cumbrii ) na północno-zachodnim wybrzeżu Anglii. Dwa reaktory, określane wówczas jako „pale”, zostały zbudowane w ramach powojennego brytyjskiego projektu bomby atomowej i produkowały pluton nadający się do użycia w broni jądrowej .

Stos Windscale nr 1 zaczął działać w październiku 1950 r., A stos nr 2 w czerwcu 1951 r. Miały one trwać pięć lat, ale działały przez siedem, aż do zamknięcia po pożarze Windscale 10 października 1957 r. Likwidacja elektrowni jądrowej operacje rozpoczęto w latach 80. XX wieku i szacuje się, że potrwają po 2040 r. Widoczne zmiany zaobserwowano, gdy kominy były powoli demontowane od góry do dołu; Komin Pala 2 został zredukowany do wysokości sąsiednich budynków na początku XXI wieku. Jednak rozbiórka komina palowego 1 trwała znacznie dłużej, ponieważ był on znacznie zanieczyszczony po pożarze w 1957 roku. Rdzenie reaktorów nadal czekają na demontaż.

Tło

Odkrycie rozszczepienia jądrowego w 1938 roku przez Otto Hahna i Fritza Strassmanna oraz jego wyjaśnienie przez Lise Meitner i Otto Frisch podniosło możliwość stworzenia niezwykle potężnej bomby atomowej . Podczas drugiej wojny światowej Frisch i Rudolf Peierls z University of Birmingham obliczyli masę krytyczną metalicznej kuli czystego uranu-235 i odkryli, że zaledwie 1 do 10 kilogramów (2,2 do 22,0 funtów) może eksplodować z siłą tysięcy ton dynamitu.

W odpowiedzi rząd brytyjski zainicjował projekt bomby atomowej o kryptonimie Tube Alloys . Porozumienie z Quebecu z sierpnia 1943 r. połączyło Tube Alloys z amerykańskim projektem Manhattan . Jako główny szef Misji Brytyjskiej James Chadwick nawiązał bliską i udaną współpracę z generałem brygady Lesliem R. Grovesem , dyrektorem Projektu Manhattan, i zapewnił, że wkład Wielkiej Brytanii w Projekt Manhattan był pełny i szczery.

Po zakończeniu wojny specjalne stosunki między Wielką Brytanią a Stanami Zjednoczonymi „stały się znacznie mniej wyjątkowe”. Rząd brytyjski ufał, że Ameryka będzie nadal dzielić się technologią nuklearną, którą uważał za wspólne odkrycie, ale bezpośrednio po wojnie wymieniono niewiele informacji, a ustawa o energii atomowej z 1946 r. (Ustawa McMahona) oficjalnie zakończyła współpracę techniczną. Jej kontrola nad „zastrzeżonymi danymi” uniemożliwiła sojusznikom Stanów Zjednoczonych otrzymywanie dalszych informacji o badaniach i rozwoju.

Rząd brytyjski postrzegał to jako odrodzenie izolacjonizmu Stanów Zjednoczonych, podobne do tego, które miało miejsce po pierwszej wojnie światowej . Rodziło to możliwość, że Wielka Brytania może być zmuszona do samotnej walki z agresorem. Obawiał się również, że Wielka Brytania może stracić wielkiego mocarstwa , a tym samym wpływ na sprawy światowe. Premier Wielkiej Brytanii Clement Attlee powołał podkomitet gabinetu , Komitet Gen 75 (znany nieformalnie jako „Komitet ds. Bomby Atomowej”), 10 sierpnia 1945 r. W celu zbadania wykonalności odnowionego programu broni jądrowej.

Dyrekcja ds. Stopów Rur została przeniesiona z Departamentu Badań Naukowych i Przemysłowych do Ministerstwa Zaopatrzenia 1 listopada 1945 r., A Lord Portal został mianowany Kontrolerem Produkcji Energii Atomowej (CPAE) z bezpośrednim dostępem do premiera. Zakład Badań nad Energią Atomową (AERE) został założony 29 października 1945 r. w RAF Harwell , na południe od Oksfordu , pod kierownictwem Johna Cockcrofta . Krzysztofa Hintona zgodził się nadzorować projektowanie, budowę i eksploatację nowych obiektów broni jądrowej, w tym fabryki uranu metalicznego w Springfields w Lancashire oraz reaktorów jądrowych i zakładów przetwarzania plutonu w Windscale w Cumbrii . Założył swoją siedzibę w dawnej Royal Ordnance Factory (ROF) w Risley w Lancashire w dniu 4 lutego 1946 r.

W lipcu 1946 r. Komitet Szefów Sztabów zalecił Wielkiej Brytanii zdobycie broni jądrowej. Oszacowali, że do 1957 r. potrzebnych będzie 200 bomb. 8 stycznia 1947 r. na posiedzeniu Komitetu Gen 163, podkomitetu Komitetu Gen 75, uzgodniono kontynuację prac nad bombami atomowymi i zatwierdzono propozycję Portalu dotyczącą umieszczenia Williama Penneya , Chief Superintendent Armament Research (CSAR) w Fort Halstead w hrabstwie Kent, odpowiedzialny za prace rozwojowe o kryptonimie High Explosive Research . Penney twierdził, że „testem dyskryminacyjnym dla potęgi pierwszej klasy jest to, czy stworzyła bombę atomową i albo musimy zdać ten test, albo ponieść poważną utratę prestiżu zarówno w tym kraju, jak i na arenie międzynarodowej”.

Projekt i lokalizacja

Stosy łusek wiatrowych około 1956 roku

Produkt

Dzięki udziałowi w wojennych projektach Tube Alloys i Manhattan Project brytyjscy naukowcy mieli znaczną wiedzę na temat produkcji materiałów rozszczepialnych . Amerykanie stworzyli dwa rodzaje uranu: uran-235 i pluton , a do produkcji tego pierwszego stosowali trzy różne metody wzbogacania uranu . Brytyjscy naukowcy byli najbardziej zaangażowani w proces separacji izotopów elektromagnetycznych , ale uznano, że może to być nieekonomiczne w czasie pokoju. Wiedzieli też dużo o dyfuzji gazowej proces poprzez prace wykonane nie tylko w Stanach Zjednoczonych, ale także w Wielkiej Brytanii, gdzie ICI zaprojektowało zakład produkcyjny do dyfuzji gazowej, a pilotażowy zakład produkujący membrany był w budowie. Najmniej wiedziano o produkcji plutonu w reaktorach jądrowych lub „palach”, jak je często nazywano w tamtym czasie; tylko Chadwickowi pozwolono odwiedzić reaktory Projektu Manhattan.

Należało wcześnie podjąć decyzję, czy badania odłamkowo-wybuchowe powinny koncentrować się na uranie-235 czy plutonie. Chociaż każdy chciałby podążać każdą drogą, tak jak Amerykanie, wątpliwe było, czy pozbawiona gotówki powojenna brytyjska gospodarka mogła sobie pozwolić na pieniądze lub wykwalifikowaną siłę roboczą, której to wymagało. Naukowcy, którzy pozostali w Wielkiej Brytanii, faworyzowali uran-235, który można było wzbogacić dyfuzją gazową i końcowym etapem elektromagnetycznym. Jednak ci, którzy pracowali w Los Alamos Laboratory w Ameryce, zdecydowanie opowiadali się za plutonem.

Oszacowali, że bomba zawierająca uran-235 wymagałaby 10 razy więcej materiału rozszczepialnego niż bomba wykorzystująca pluton do wyprodukowania połowy ekwiwalentu trotylu . Szacunki dotyczące kosztów reaktorów jądrowych były zróżnicowane, ale były o około połowę niższe niż w przypadku instalacji do dyfuzji gazowej. Tak więc instalacja do dyfuzji gazowej kosztowałaby dziesięć razy więcej, aby wyprodukować taką samą liczbę bomb atomowych każdego roku. Dlatego decyzja została podjęta na korzyść plutonu. Częścią deficytu wiedzy technicznej zajęło się laboratorium w Montrealu w Kanadzie, gdzie reaktor ZEEP osiągnął stan krytyczny 5 września 1945 r., a Amerykanie dostarczyli tam kilka napromieniowanych prętów paliwowych do eksperymentów z separacją plutonu.

Moderator

Brytyjscy naukowcy byli świadomi, że wybory, których dokonali w tym momencie, mogą mieć wpływ na projekt brytyjskich reaktorów na wiele lat. Podczas projektowania reaktora należy dokonać trzech kluczowych wyborów: paliwa, moderatora i chłodziwa. Pierwszy wybór, wybór paliwa, był wyborem Hobsona : jedynym dostępnym paliwem był uran naturalny, ponieważ nie było zakładów wzbogacania do produkcji uranu-235 ani reaktorów do produkcji plutonu lub uranu-233 . Ograniczyło to wybór moderatorów do ciężkiej wody i grafitu . Chociaż ZEEP używał ciężkiej wody, nie była ona dostępna w Wielkiej Brytanii. Wybór zawęził się więc do grafitu. Pierwszy reaktor jądrowy w Wielkiej Brytanii, mały reaktor badawczy o mocy 100 kW , znany jako GLEEP , osiągnął stan krytyczny w Harwell 15 sierpnia 1947 r.

To było dobre dla niektórych prac eksperymentalnych, ale produkcja izotopów promieniotwórczych wymagała mocniejszego reaktora o mocy 6000 kW i większym strumieniu neutronów . W tym celu brytyjscy naukowcy i inżynierowie z Montreal Laboratory zaprojektowali British Experimental Pile Zero (BEPO). Risley zajmował się inżynierią i budową. Hinton wyznaczył Jamesa Kendalla na inżyniera odpowiedzialnego za projektowanie reaktorów, zarówno BEPO, jak i reaktorów produkcyjnych. Jego zespół ściśle współpracował z naukowcami z Harwell, w szczególności z JV Dunworth, FW Fenning i CA Rennie. W przypadku eksperymentalnego reaktora, takiego jak BEPO, oczywistym wyborem było chłodzenie powietrzem. Powstały reaktor był zatem dość podobny do reaktora Projektu Manhattan Reaktor grafitowy X-10 zarówno pod względem konstrukcji, jak i przeznaczenia. BEPO osiągnął stan krytyczny 5 lipca 1948 r.

Wiele się nauczyliśmy podczas projektowania i budowy BEPO, które działało nieprzerwanie aż do wycofania go z eksploatacji w grudniu 1968 roku. Jeśli chodzi o projekt znacznie większych reaktorów produkcyjnych, początkowo zakładano, że będą się one różnić od BEPO tym, że będą chłodzony wodą. Wiadomo było, że takie podejście przyjęli Amerykanie w Hanford Site , chociaż tylko Portal mógł je odwiedzać, a nie będąc naukowcem, nie przywiózł zbyt wielu przydatnych informacji.

Oszacowano, że reaktor chłodzony wodą wielkości reaktora B w Hanford wymagał około 30 milionów galonów imperialnych (140 megalitrów) wody dziennie i musiał być wyjątkowo czysty, aby nie korodował rurek podtrzymujących pręty paliwowe uranu. Ponieważ woda pochłaniała neutrony, utrata wody chłodzącej oznaczałaby nie tylko wzrost temperatury, ale także spowodowałaby wzrost liczby neutronów w reaktorze, powodując więcej rozszczepień i dalszy wzrost temperatury, co prawdopodobnie doprowadziłoby do stopienia jądrowego i uwolnienie radioaktywnych produktów rozszczepienia . Groves zwierzył się Brytyjczykom w 1946 r., Że „nie byłby zaskoczony, gdyby każdego ranka wezwano go do telefonu, aby usłyszeć wiadomość, że jeden ze stosów poszedł w górę”.

Lokalizacja

  Aby zminimalizować to ryzyko, Amerykanie ustalili ścisłe kryteria lokalizacyjne. Reaktory miały być zlokalizowane 50 mil (80 km) od dowolnego miasta o populacji powyżej 50 000, 25 mil (40 km) od jednego z ponad 10 000 i 5 mil (8,0 km) od jednego z ponad 1000 i miały być powstać w odległości 5 mil od siebie. Groves zbudował również czteropasmową autostradę o długości 30 mil (48 km) w celu ewakuacji obszaru Hanford w sytuacji awaryjnej. Gdyby takie kryteria zostały zastosowane w Wielkiej Brytanii, cała Anglia i Walia zostałyby wykluczone, pozostawiając tylko północną i zachodnią Szkocję.

Możliwość budowy reaktorów w Kanadzie została zasugerowana przez Chadwicka i Cockcrofta i mocno poparta przez feldmarszałka Lorda Wilsona , szefa misji brytyjskiego sztabu połączonego oraz Amerykanów, ale została odrzucona przez rząd brytyjski. Kanada znajdowała się poza obszarem funta szterlinga , a koszty budowy można było pokryć jedynie poprzez dalsze pożyczki z Kanady. W tych okolicznościach reaktory byłyby własnością rządu kanadyjskiego i byłyby przez niego kontrolowane, a tego rząd brytyjski nie mógł zaakceptować.

Map
Lokalizacja stosów Windscale

Sprowadzono firmę inżynierów konsultingowych, aby doradzić w sprawie możliwych lokalizacji. Zaproponowano dwa: Harlech w Walii i Arisaig w Szkocji. Hinton sprzeciwił się Harlechowi ze względu na jego historyczne skojarzenia oraz dlatego, że w pobliżu mieszkało zbyt wielu ludzi. To opuściło Arisaig, a oddalenie tego miejsca zapowiadało trudności z komunikacją i znalezieniem wykwalifikowanej siły roboczej. W tym momencie Risley zaczął ponownie rozważać technologię reaktora chłodzonego powietrzem. RG Newell, który w czasie wojny był szefem sekcji inżynieryjnej w laboratorium w Montrealu, zaproponował w artykule z 1946 r., Aby reaktor był zamknięty w naczyniu ciśnieniowym. To uczyniłoby go bezpieczniejszym i pozwoliłoby uzyskać więcej ciepła z danego rozmiaru rdzenia.

Inny, autorstwa inżynierów Risley, DW Ginnsa, HH Gotta i JL Dicksona, przedstawił szereg propozycji zwiększenia wydajności układu chłodzenia powietrzem. Obejmowały one dodanie płetw do aluminiowych puszek zawierających uranowe elementy paliwowe w celu zwiększenia ich powierzchni; oraz wpuszczanie powietrza chłodzącego do reaktora centralnie, aby mogło wypływać na zewnątrz, zamiast być pompowane z jednego końca na drugi. Zmiany te umożliwiły prowadzenie chłodzenia przy znacznie mniejszej mocy pompowania. Inżynierowie z Harwell, J. Diamond i J. Hodge, przeprowadzili serię testów, które wykazały, że dzięki tym innowacjom powietrze o ciśnieniu atmosferycznym wystarczyłoby do chłodzenia małego reaktora do produkcji plutonu, chociaż nie dużego do energia jądrowa .

Hinton oszacował, że rezygnacja z wody obniżyłaby koszty o 40 procent; projekt był prostszy, a czas jego budowy krótszy. Zalecił Portalowi zaprzestanie prac projektowych nad reaktorami chłodzonymi wodą i skoncentrowanie się na projektach chłodzonych powietrzem i gazem pod ciśnieniem, które są postrzegane jako droga przyszłości. wybrano dawną lokalizację ROF Drigg na wybrzeżu Cumberland .

Jedną z komplikacji było to, że Courtaulds planował wykorzystać starą fabrykę w pobliskim ROF Sellafield do produkcji sztucznego jedwabiu . Biorąc pod uwagę, że rynek pracy w okolicy nie był w stanie utrzymać dwóch dużych projektów, Courtaulds wycofał się i zrezygnował z terenu o powierzchni 300 akrów (120 ha). Uznano, że jest to bardziej odpowiednia lokalizacja dla reaktora. Wykorzystanie było zgodne z propozycjami planistycznymi dla Parku Narodowego Lake District ; woda była dostępna z Waste Water bez prac inżynierskich; a na miejscu znajdowała się już bocznica kolejowa i kilka budynków biurowo-usługowych, co zaoszczędziło czas i wysiłek budowlany. Aby uniknąć pomyłek z miejscem produkcji paliwa jądrowego w Springfields , nazwa została zmieniona na Windscale, co w rzeczywistości było nazwą urwiska z widokiem na rzekę Calder w tym miejscu.

    Pojedynczy reaktor kosztował 20 milionów funtów, ale dwa można było zbudować za od 30 do 35 milionów funtów. Potrzebna liczba zależała od liczby wymaganych bomb. W swoim raporcie dla Attlee z 1 stycznia 1946 r. Szefowie Sztabów zalecili budowę dwóch, ale na razie ustalono na jeden reaktor zdolny do wyprodukowania 15 bomb rocznie. W swoim przemówieniu do Izby Gmin 8 października 1946 r. Attlee pośrednio odniósł się do decyzji o budowie pali:

Jak wie Izba, rząd utworzył już dużą instytucję badawczą, a my organizujemy produkcję materiału rozszczepialnego dla tej placówki oraz do innych celów; a odpowiedzialność została przekazana Ministrowi Zaopatrzenia; a ta ustawa da mu niezbędne uprawnienia do wywiązania się z tej odpowiedzialności. Nie mogę dokładnie powiedzieć Izbie, jakie będą przyszłe koszty. Zatwierdzony już program pracy będzie kosztował około 30 milionów funtów, ale program jest stale poddawany przeglądowi i może się okazać, że wydatki na znacznie większą skalę mogą być konieczne, jeśli mamy odegrać naszą właściwą rolę.

Podejmując decyzję o przejściu na chłodzenie powietrzem, Komitet Gen 75 zezwolił na budowę dwóch reaktorów chłodzonych powietrzem, odrzucając propozycję Hintona, aby drugi reaktor był na gaz pod ciśnieniem. Plany trzeciego reaktora zostały odrzucone w 1949 roku pod naciskiem Ameryki, aby zmniejszyć zapotrzebowanie na uran.

Budowa

Projekt stosu łusek wiatru nr 1, na którym pokazano jeden z wielu kanałów paliwowych
Przekrój schematu reaktora Windscale

Witryna została podzielona na trzy obszary: obszar reaktora; część usługowa zawierająca biura, kotłownie , warsztaty, remizę strażacką i inne udogodnienia; oraz obszar chemiczny, w którym znajdowała się instalacja do oddzielania plutonu, wraz z laboratoriami i inną infrastrukturą pomocniczą. Prace rozpoczęto we wrześniu 1947 r. W szczytowym okresie na placu budowy pracowało ponad 5000 pracowników, a także 300 profesjonalnych pracowników, takich jak architekci, inżynierowie i geodeci. Lokalnie trudno było znaleźć wystarczającą siłę roboczą, więc robotników zwabiono na miejsce z innych obszarów obietnicą wysokich zarobków i nadgodzin . Utworzono dla nich obozy chat ze stołówkami i innymi udogodnieniami. Inżynierowie nie mniej wahali się przed przejściem do Windscale. Stanowisko inżyniera budowy objął W. Davies z Harwell, a jego asystentami byli TG Williams i A. Young.

Reaktory i otaczające je konstrukcje ważyły ​​​​każdy po 57 000 długich ton (58 000 ton) i niezwykle ważne było, aby nie przesuwały się z powodu ruchu ziemi. Aby określić właściwości nośne podłoża gruntowego i skały, w różnych punktach wywiercono otwory. Na podstawie wyników tego zdecydowano, że każdy reaktor będzie umieszczony na szczycie żelbetowej płyty o szerokości 200 stóp (61 m), 100 stóp (30 m) i 10 stóp (3,0 m) grubości. Aby uniknąć możliwości skurczenia się, dokładnie kontrolowano stosunek wody do cementu, a kolejność wylewania betonu była dobrana tak, aby zmaksymalizować czas schnięcia. Powyższa konstrukcja musiała być zlokalizowana z tolerancją 1 / 2 cala (13 mm) na 100 stóp (30 m).

Grafit

Grafit na moderator neutronów musiał być jak najczystszy, gdyż nawet najmniejsze zanieczyszczenia mogłyby działać jak trucizny neutronowe , które utrudniałyby pracę reaktora. Zwykły grafit przemysłowy nie wystarczy. Brytyjczycy zostali wykluczeni z prac, które Projekt Manhattan wykonał w tej dziedzinie, ale Union Carbide , główny dostawca grafitu dla Amerykanów, miał filie w Wielkiej Brytanii i Kanadzie, British Acheson w Sheffield i Electro-Metallurgical Company w Welland, Ontario . Ta ostatnia dysponowała wieloma technicznymi informacjami na temat wytwarzania czystego grafitu, którymi chętnie się dzieliła.

Zamówienia zostały złożone w firmie Welland na 5000 długich ton (5100 ton) oraz w firmie Acheson na 1000 długich ton (1000 ton). W 1948 roku Welland wystąpił z pilną prośbą o kolejne 800 długich ton (810 ton) dla Windscale, wynikających z przeprojektowania reaktorów. Wszystko szło dobrze aż do końca 1948 roku, kiedy jakość grafitu z obu firm nagle i gwałtownie spadła. Obaj pozyskiwali wysokiej jakości koks naftowy z Sarnia w Ontario , gdzie został wyprodukowany z wyjątkowej czystej ropy naftowej z Loudon Oil Field w Illinois. Hinton poleciał do Kanady i odwiedził rafinerię w Sarni, gdzie ustalono, że ropa z Loudon nie została odpowiednio odseparowana od ropy z innych złóż.

Grafit trzeba było pociąć na bloki i ułożyć tak, aby w rdzeniu znajdowały się kanaliki. Wymagało to tolerancji 1 / 1000 cala (0,025 mm). Ważne było, aby podczas obróbki grafitu żadne zanieczyszczenia nie były zbierane z pyłu, dlatego stworzono specjalny obiekt z czystym środowiskiem. Robotnicy nosili specjalne ubrania. Grafit jest gęsty i szybko zużywał narzędzia skrawające. Wolfram _ w tym celu opracowano narzędzie. Podobne praktyki stosowano podczas montażu reaktora, pracownicy nosili specjalne ubrania, a powietrze wewnątrz osłony biologicznej było filtrowane w celu usunięcia pyłu.

Brytyjczycy mieli niewielkie doświadczenie z zachowaniem się grafitu pod wpływem neutronów. Węgiersko-amerykański fizyk Eugene Wigner odkrył podczas pracy w Laboratorium Metalurgicznym Projektu Manhattan w Chicago, że grafit bombardowany neutronami ulega dyslokacji w swojej strukturze krystalicznej, powodując nagromadzenie energii potencjalnej. Brytyjscy naukowcy byli tego świadomi; był to jeden z powodów wyboru chłodzenia powietrzem zamiast chłodzenia wodą, ponieważ kanały wodne mogły zostać zablokowane z powodu rozszerzania się grafitu. Kiedy Walter Zinn , dyrektor ds Argonne National Laboratory , odwiedził Wielką Brytanię w 1948 roku, dostarczył brytyjskim naukowcom dodatkowych informacji. Poinformował ich, że ekspansja jest prostopadła, a nie równoległa do osi wytłaczania. Kiedy inżynierowie z Risley ponownie obliczyli ekspansję grafitu na podstawie danych dostarczonych przez Zinna, odkryli, że ich projekt reaktora nie zadziała.

To było rozczarowujące, ponieważ był już w budowie, a bloki grafitowe były już obrabiane. Wezwano do przeprojektowania, a oni wymyślili genialne rozwiązanie. Bloki grafitowe ułożono na końcach, aby nie dochodziło do rozszerzania pionowego, a każdy blok miał prześwit, aby mógł rozszerzać się w poziomie. Bloki były zabezpieczone w płaszczyźnie poziomej kratownicami z listew grafitowych wyciętych z bloków wzdłuż osi wyciskania. W marcu 1949 roku Harwell poinformował, że grafit brytyjski zachowywał się nieco inaczej niż grafit amerykański i nieznacznie rozszerzał się wzdłuż osi poziomej. Mogło to potencjalnie skrócić żywotność reaktora do zaledwie dwóch i pół roku.

Aby to naprawić, dyskutowano o dalszych zmianach projektowych, ale więcej testów w Chalk River wykazało, że ekspansja nie była tak duża, jak przewidywano na podstawie danych amerykańskich, i na tej podstawie Hinton zdecydował się powrócić do projektu z 1948 roku. Grafit w każdym reaktorze był ułożony w ośmiokątny stos o wymiarach 25 na 50 stóp (7,6 na 15,2 m) i wadze około 2000 długich ton (2000 ton). Reaktor był otoczony biologiczną osłoną z betonu o grubości 7 stóp (2,1 m), wyłożoną stalowymi płytami zapewniającymi osłonę termiczną.

Biorąc pod uwagę pewność wzrostu energii Wignera , Hinton oszacował, że żywotność reaktorów wyniesie około pięciu lat, najwyżej dziesięć. Naukowcy byli bardziej optymistyczni, przewidując żywotność od piętnastu do trzydziestu pięciu lat, ale przyznali, że ekspansja wywołana energią Wignera może spowodować pęknięcie grafitu wcześniej. Fizyk z Harwell, William Marley, który podczas wojny pracował w laboratorium Los Alamos w ramach Projektu Manhattan , ostrzegał przed możliwością zaostrzenia pożaru w pręcie kontrolnym w wyniku uwolnienia energii Wignera, a kiedy Edward Teller odwiedził Harwell w 1948 roku, ostrzegł, że uwolnienie energii Wignera może zapalić pręt paliwowy. Brytyjscy naukowcy byli jednak przekonani, że ryzyko jest niewielkie w porównaniu z reaktorem chłodzonym wodą.

Paliwo

Rdzeń reaktorów składał się z dużego bloku grafitu z wywierconymi w nim poziomymi kanałami na wkłady paliwowe. Każdy nabój składał się z pręta uranowego o długości około 30 centymetrów (12 cali) zamkniętego w aluminiowym pojemniku, aby chronić go przed powietrzem, ponieważ uran staje się wysoce reaktywny, gdy jest gorący i może się zapalić. Wkład był użebrowany, umożliwiając wymianę ciepła z otoczeniem w celu schłodzenia prętów paliwowych, gdy znajdowały się one w reaktorze. Pręty zostały przesunięte z przodu rdzenia, „powierzchni ładowania”, a nowe pręty były dodawane w obliczonym tempie.

To popchnęło inne wkłady w kanale w kierunku tylnej części reaktora, ostatecznie powodując ich wypadnięcie z tyłu, „powierzchni wylotowej”, do kanału wypełnionego wodą, gdzie ostygły i mogły zostać zebrane. Reakcja łańcuchowa w rdzeniu przekształciła uran w różne izotopy, w tym trochę plutonu, który został oddzielony od innych materiałów za pomocą obróbki chemicznej. Ponieważ ten pluton był przeznaczony do celów zbrojeniowych, spalanie paliwa było utrzymywane na niskim poziomie, aby zmniejszyć produkcję cięższych izotopów plutonu, takich jak pluton-240 i pluton-241 .

W trakcie budowy Hinton otrzymał niepokojące wieści od Cockcrofta w Harwell, że masa krytyczna stosu nr 1 była większa niż początkowo sądzono. Stos nr 2 był w lepszym stanie dzięki zastosowaniu grafitu wyższej jakości. Aby poprawić sytuację, ilość aluminium pochłaniającego neutrony została zmniejszona poprzez przycięcie 1 / 16 -calowego (1,6 mm) paska z żeber na każdym wkładzie paliwowym. Milion płetw zostało obciętych na miejscu w sierpniu i wrześniu 1950 roku przez zespół kierowany przez Toma Tuohy'ego . Poprawiona została również reaktywność poprzez zmniejszenie rozmiaru kanałów, przez które przetłaczane było powietrze chłodzące. Wykonano nowe grafitowe podeszwy do grafitowych butów, w których znajdowały się naboje z paliwem.

Grafitowy blok przebito 3440 kanałami paliwowymi, ułożonymi w grupy po cztery. Każdy był załadowany ciągiem 21 żebrowanych aluminiowych nabojów zawierających uran. Naboje rozładowywano poprzez wypchnięcie ich na drugą stronę, gdzie wpadły do ​​skrzyni . Stamtąd przewieziono je do stawu serwisowego, gdzie były przetrzymywane do czasu rozkładu większości radioaktywnych produktów rozszczepienia. Stamtąd kierowano je do zakładu separacji w celu dekanowania i przetwarzania.

Poziom mocy w rdzeniu regulowany był za pomocą 24 prętów sterujących wykonanych ze stali borowej . Bor jest potężnym pochłaniaczem neutronów; stal była dla siły. Dwadzieścia z nich to pręty zgrubnej regulacji, a cztery do precyzyjnego strojenia. Można je było przenosić pojedynczo lub w grupach. W nagłych przypadkach było też szesnaście pionowych, bezpiecznych prętów utrzymywanych powyżej przez elektromagnesy, które mogły spaść do rdzenia pod wpływem grawitacji za jednym naciśnięciem przełącznika. Mieli więcej niż wystarczającą zdolność pochłaniania neutronów, aby wyłączyć reaktor.

Chłodzenie odbywało się przez konwekcję przez komin o wysokości 410 stóp (120 m), który mógł wytworzyć przepływ powietrza wystarczający do schłodzenia reaktora w normalnych warunkach pracy. Komin ułożono tak, że wciągał powietrze przez kanały w rdzeniu, chłodząc paliwo przez żeberka na wkładach. Pierwszy komin powstał zimą 1950–51. Dodatkowe chłodzenie zapewniało osiem większych dmuchaw, rozmieszczonych po cztery w każdej z dwóch dmuchawnic poza tarczą biologiczną. Były też dwa pomocnicze wentylatory wspomagające i cztery wentylatory wyłączające, które były używane, gdy reaktor nie pracował, w celu usunięcia ciepła resztkowego.

Oprzyrządowanie obejmowało urządzenia do pomiaru temperatury i strumienia neutronów w rdzeniu, prędkości dmuchaw, pozycji drążków sterujących i były różne alarmy. Statyczne urządzenia do pobierania próbek powietrza w kanałach powietrznych mierzyły emisje promieniotwórcze. Mogą one szybko wykryć, ale nie zlokalizować pękniętego naboju. Burst Cartridge Detector Gear (BCDG) znajdował się z tyłu każdego reaktora. Każdy miał 32 dysze, które mogły pobierać próbki powietrza z 32 kanałów jednocześnie. Przeszukanie wszystkich kanałów zajęło około 57 minut. W ten sposób można zlokalizować nabój rozrywający.

Wiele uwagi poświęcono temu, co by się stało, gdyby jeden z nabojów z paliwem pękł. Spowodowałoby to uwolnienie wysoce radioaktywnych produktów rozszczepienia, a utlenianie uranu mogłoby spowodować pożar. Przy 70 000 nabojów awaria wydawała się nieunikniona. Podczas wizyty w reaktorze grafitowym X-10 w Oak Ridge National Laboratory w Stanach Zjednoczonych Cockcroft odkrył, że w pobliżu wykryto cząsteczki tlenku uranu. Był na tyle zaniepokojony, że nakazał zainstalowanie filtrów powietrza, tak jak to było w Graphite Research Reactor w Brookhaven National Laboratory .

Chociaż kierownictwo Risley przyjęło to spokojnie, inżynierowie nie byli pod wrażeniem. Logicznym miejscem na umieszczenie filtrów powietrza było dno komina, ale pierwsze 70 stóp (21 m) komina nr 1 było już zbudowane. Dlatego musieli iść na górę. D. Dick, inżynier budowlany w Ministerstwie Robót, opracował projekt. Budowa obejmowała materiały do ​​​​ich budowy, które obejmowały 200 długich ton (200 ton) stali konstrukcyjnej, a także cegły, beton i sprzęt, które zostały podniesione na szczyt 400-stopowych (120 m) kominów. Dali kominom charakterystyczny wygląd i byli wyśmiewani jako „ Szaleństwa Cockcrofta”. ” przez robotników i inżynierów. Później odkryto, że tlenek uranu w Oak Ridge pochodził z tamtejszego zakładu separacji chemicznej, a nie z reaktora.

Operacje

Uruchomienie

Stos nr 1 stał się krytyczny w październiku 1950 r., Ale jego wydajność była o około 30 procent niższa od zaprojektowanej oceny. Stos nr 2 stał się krytyczny w czerwcu 1951 roku i wkrótce działał z 90 procentami zaprojektowanej mocy. Pale zostały zaprojektowane do produkcji 90 kg plutonu rocznie. . W sierpniu do dywizji broni w Aldermaston dostarczono wystarczającą ilość plutonu Windscale do bomby atomowej . urządzenie zostało pomyślnie zdetonowane podczas operacji Hurricane test na wyspach Monte Bello w Australii Zachodniej 3 października 1952 r.

Efekt Wignera

Energia Wignera , jeśli pozwoli się jej akumulować, może spontanicznie uciec w potężnym przypływie ciepła. W dniu 7 maja 1952 r. na stosie nr 2 nastąpił tajemniczy wzrost temperatury rdzenia, mimo że stos został zamknięty. Uruchomiono dmuchawy i stos ostygł. Następnie we wrześniu 1952 r. zaobserwowano wzrost temperatury na stosie nr 1 w czasie jego likwidacji. Tym razem zaobserwowano dym wydobywający się z rdzenia, co sugerowało, że elementy grafitowe lub paliwowe mogą się tlić. Oczywistym sposobem schłodzenia rdzenia było uruchomienie dmuchaw, ale wtłoczenie do niego powietrza mogło spowodować pożar. W końcu zdecydowano się uruchomić dmuchawy. Temperatura spadła, a stos ostygł bez żadnego pożaru. W badaniach przeprowadzonych po zdarzeniu ustalono, że dym pochodził z oleju smarowego z łożysk dmuchaw, który został zassany do rdzenia i zwęglony przez ciepło.

Badania wykazały również, że nagłe wybuchy ciepła musiały być spowodowane spontanicznym uwolnieniem energii Wignera. Martwiło to operatorów, ale likwidacja reaktorów oznaczałaby brak plutonu dla programu broni jądrowej, co opóźniłoby go nawet o cztery lata. Zwrócili się do jedynego realnego rozwiązania, ogrzewania rdzenia reaktora regularnie podczas wyłączania w procesie znanym jako wyżarzanie . Kiedy grafit jest podgrzewany do temperatury powyżej 250 ° C (482 ° F), staje się plastyczny, a dyslokacje Wignera mogą powrócić do swojego naturalnego stanu. Proces ten był stopniowy i powodował równomierne uwalnianie, które rozprzestrzeniło się w całym rdzeniu.

  Po raz pierwszy przeprowadzono to, gdy stos nr 2 został wyłączony 9 stycznia 1953 r. Zainstalowano termopary do pomiaru temperatury w rdzeniu, a dmuchawy wyłączono o 23:15. Moc reaktora zwiększono następnie do 4 MW w celu podgrzania grafitu. Dwie termopary wskazywały na nagły wzrost temperatury o godzinie 03:00 10 stycznia i reaktor został wyłączony. Do godziny 17:00 obliczono, że nagromadzona energia Wignera została uwolniona, a wentylatory wyłączające, a następnie dmuchawy główne zostały włączone w celu schłodzenia rdzenia w ramach przygotowań do ponownego uruchomienia.

    Od tego czasu następowały okresowe wyżarzania w celu uwolnienia energii Wignera. Początkowo przeprowadzano je co 20 000 MWh. Zostało to następnie zwiększone do każdych 30 000 MWh, a następnie co 40 000 MWh. Między sierpniem 1953 a lipcem 1957 przeprowadzono osiem wyżarzań na stosie nr 1 i siedem na stosie nr 2. Maksymalne zarejestrowane temperatury grafitu wynosiły od 310 ° C (590 ° F) do 420 ° C (788 ° F) . Naukowcy z Harwell byli pod ręką przez pierwszych dwóch lub trzech, ale potem pozostawiono to operatorom.

Uwolnienia Wignera nie były eksperymentami - miały kluczowe znaczenie dla dalszej pracy reaktorów - ale były też dalekie od rutyny; każdy był inny, az czasem uwolnienie energii Wignera stało się trudniejsze do osiągnięcia, wymagając wyższych temperatur. Zastępca kierownika, JL Phillips, zapytał Risleya, czy można dostarczyć wystarczającą liczbę termopar, aby uzyskać pełny obraz temperatur w reaktorze, czytelny w sterowni reaktora, do monitorowania zarówno grafitu, jak i elementów paliwowych. Najlepsze, co można było zrobić, to dostarczyć 66 termopar do pomiaru grafitu podczas wydań Wignera i 20 do uranowych elementów paliwowych.

Produkcja trytu

1 marca 1955 r. premier Winston Churchill publicznie zobowiązał Wielką Brytanię do zbudowania bomby wodorowej i wyznaczył naukowcom napięty harmonogram. Zostało to następnie przyspieszone po tym, jak Stany Zjednoczone i ZSRR rozpoczęły prace nad zakazem prób i ewentualnymi porozumieniami rozbrojeniowymi, które miały wejść w życie w 1958 r. Aby dotrzymać tego terminu, nie było szans na zbudowanie nowego reaktora do produkcji wymaganego trytu (kryptonim AM ) , więc stosy łusek wiatrowych wytwarzały tryt poprzez napromieniowanie litowo - magnezowe , z których ten ostatni wytwarzałby tryt podczas bombardowania neutronami.

Początkowo miały one postać prętów o średnicy 0,5 cala (13 mm) w puszce izotopowej, ale wkrótce zostały zastąpione większymi prętami o średnicy 0,65 cala (17 mm) w aluminiowej puszce, zamkniętymi w ołowianym pierścieniu, który dodał ciężarek, który z kolei został zamknięty w zewnętrznej aluminiowej puszce. Istniały obawy, że ołów może się stopić, więc w grudniu 1956 r. Został on zastąpiony nabojem, w którym pręt o średnicy 1,0 cala (25 mm) był zamknięty w aluminium bez pierścienia ani zewnętrznej puszki.

Oprócz plutonu i trytu, stosy Windscale produkowały również polon-210 (nazwa kodowa LM) do inicjatorów neutronowych używanych w bombach poprzez napromieniowanie bizmutu . Prowadzono również produkcję kobaltu i węgla-14 do celów medycznych i badawczych. Wszystkie te przedmioty pochłaniały neutrony, zwłaszcza naboje AM. Aby to zrekompensować, w drugiej połowie 1953 roku zmieniono dawki paliwa, dodając lekko wzbogacony uran , który teraz stał się dostępny w instalacji dyfuzji gazowej przy ul. Capenhurst .

Naboje

Przy 70 000 elementów paliwowych przewidywano kilka nabojów pękających. Nie oznaczało to, że kaseta pękła, a jedynie, że detektory coś wykryły. Często były tam mikroskopijne dziury, zbyt małe, by je zobaczyć. Tylko trzy wybuchy odnotowano w 1951 r., a dziesięć w 1952 r. Poważniejszym problemem były naboje, które zostały wydmuchane z reaktora przez chłodzące powietrze. Kiedy w maju i czerwcu 1952 roku zamknięto stos nr 2 w celu konserwacji, znaleziono około 140 przemieszczonych nabojów. Powierzchnia wylotowa reaktora była wysoce radioaktywna, dlatego inspekcje musiały być przeprowadzane przy użyciu peryskopu.

W lipcu i sierpniu 1955 r. Badania środowiskowe wokół Windscale przy użyciu nowej techniki badawczej odkryły gorące punkty spowodowane cząstkami tlenku uranu. Źródło zostało wyśledzone do trzynastu rozładowanych wkładów paliwowych, które zamiast wpaść do kanału wylotowego i wylądować w kontenerach, przeleciały i wylądowały w kanale powietrznym poza nim. W środowisku o wysokiej temperaturze zawarty w nich uran z czasem utlenił się. Filtry powietrza miały wychwytywać takie cząstki, ale podczas kontroli stwierdzono, że niektóre z nich są wadliwe. Oszacowano, że uciekło co najmniej 50 g materiału radioaktywnego. Filtry zostały naprawione. Następnie, w styczniu 1957 roku, odkryto dwa naboje, które utknęły w mechanizmie skanującym. Do lipca 1957 r. Poziomy strontu-90 wokół Windscale budziły niepokój, a poziomy strontu-90 w mleku na tym obszarze osiągnęły dwie trzecie dopuszczalnych poziomów dla niemowląt.

Filtry kosztują około 3000 funtów tygodniowo w przypadku dodatkowej mocy dmuchawy. Ponieważ reaktory działały przez jakiś czas bez incydentów, Hinton zaproponował ich usunięcie. Gethin Davey, dyrektor generalny Windscale, sprzeciwił się temu, a Komitet Zakładowy stanął po jego stronie. Filtry zostały. Musieli wytrzymać 1 długą tonę (1,0 t) gorącego powietrza na sekundę przy prędkości do 2000 stóp na minutę (37 km / h). Oryginalne wkładki filtracyjne zostały wykonane z wełny szklanej. Miały być prane i ponownie używane, ale miały tendencję do rozdzierania się, a mycie zmniejszało ich skuteczność. W 1953 roku rozpoczęto starania o udoskonalenie filtrów.

Wypróbowano nowy typ filtrów wykonanych z włókien szklanych spryskanych olejem mineralnym. Ten typ musiał być wymieniany co dziesięć dni. Pod wpływem podmuchu gorącego powietrza olej mineralny znikał i stawały się mniej skuteczne. Następnie opracowano nowy typ filtra, w którym zastosowano włókna szklane połączone żywicą i potraktowane olejem silikonowym. Te były o wiele skuteczniejsze. Instalacja rozpoczęła się latem 1957 roku i planowano, że ten typ zostanie w pełni zainstalowany do końca 1957 roku.

Wypadek

Główny artykuł: Pożar Windscale

  Na początku października 1957 r. stos nr 1 osiągnął poziom 40 000 MWh i nadszedł czas na dziewiąte wyżarzanie. Nie tylko okres napromieniowania był dłuższy niż dotychczas, ale niektóre części reaktora nie zostały wyżarzone przez poprzednie ogrzewanie, a zatem były napromieniowane jeszcze dłużej. Reaktor został wyłączony o godzinie 01:13 w dniu 7 października 1957 r., A główne dmuchawy zostały wyłączone. Sprawdzono 66 termopar, a wadliwe wymieniono. Wentylatory wyłączające zostały wyłączone, ao godzinie 17:00 pręty regulacji zgrubnej zaczęto powoli wycofywać, aż reaktor ponownie osiągnął stan krytyczny o godzinie 19:25.

  Do godziny 01:00 w dniu 8 października miernik mocy reaktora wskazywał 1,8 MW. Dwie termopary wskazywały teraz temperaturę 250 ° C (482 ° F), więc pręty kontrolne zostały ponownie włożone i reaktor został wyłączony do godziny 04:00. Do godziny 09:00 większość termopar pokazała, że ​​temperatury spadają, więc dyżurny fizyk, Ian Robertson, postanowił ponownie podgrzać reaktor. Dokonano tego w 1954 i 1955 roku, ale dopiero po 24 godzinach i wszystkie termopary wskazywały, że temperatura spada. W 1956 roku zrobiono to, gdy wszyscy oprócz jednego wskazywali, że spada. W związku z tym pręty kontrolne zostały ponownie wycofane, a reaktor osiągnął stan krytyczny o godzinie 11:00. Ogrzewanie trwało do 9 października, a temperatura grafitu wynosiła około 350 ° C (662 ° F).

Szczególnie jeden kanał, 20/53, wzbudził niepokój. Jego temperatura wzrosła do 405 ° C (761 ° F). Przepustnice zostały otwarte na kilka minut, aby umożliwić przepływ powietrza do komina, wywołując efekt chłodzenia. Powtórzono to trzy razy, aż temperatura zaczęła spadać wszędzie z wyjątkiem 20/53. Zostały one otwarte na 15 minut o godzinie 12:00 10 października, a następnie na pięć minut o godzinie 13:40. Podczas tych otworów wykryto podwyższony poziom radioaktywności w kominie, co wskazuje na pęknięcie naboju. O godzinie 13:45 włączono wentylatory wyłączające w celu schłodzenia reaktora, aby można było zlokalizować nabój rozrywający.

Podobnie jak podczas poprzednich wyżarzań, wysoka temperatura uniemożliwiła działanie Przekładni Detektora Naboju Burst. O 16:30 temperatura w kanale 21/53 wynosiła 450 ° C (842 ° F), a zaślepka zakrywająca go i trzy sąsiednie kanały została otwarta, aby umożliwić kontrolę wzrokową, a metal się świecił. Nabój litowo-magnezowy musiał pęknąć i zapalić się. Chorego na grypę Davey'a wezwano o 15:45, a następnie o 17:00 jego zastępcę, nieobecnego Tuohy'ego, który opiekował się chorą na grypę rodziną. Do godziny 20:00 z tyłu reaktora widać było żółte płomienie; do 20:30 były niebieskie, co wskazywało, że pali się grafit.

Zaangażowanych było około 120 kanałów. Mężczyźni w kombinezonach ochronnych i maskach użyli stalowych prętów do wypchnięcia elementów paliwowych z tyłu reaktora, ale niektóre utknęły i nie można ich było przesunąć. Stalowe pręty rozgrzały się do czerwoności i wykorzystano słupy rusztowania. Postanowiono oczyścić okoliczne kanały, aby stworzyć przerwę przeciwpożarową. W pewnym momencie musiało to zostać zawieszone, aby umożliwić zmianę kontenerów, aby uniknąć tam zagrożenia krytycznością. Calder Hall przywieziono cysternę z dwutlenkiem węgla , który wykorzystywał go jako chłodziwo.

11 października o godzinie 04:30 dwutlenek węgla został wprowadzony do kanału 20/56, ale nie przyniosło to zauważalnego efektu. O godzinie 07:00 postanowiono zgasić pożar wodą, co jest potencjalnie niebezpieczną czynnością, ponieważ może spowodować wodoru . Pompy były na miejscu od 03:45, ale nastąpiło opóźnienie w związku ze zmianą zmiany i ukryciem personelu. Węże zostały włączone o godzinie 08:55 i wlano do dwóch kanałów nad ogniem, początkowo z szybkością 300 galonów imperialnych na minutę (23 l / s).

Zostało to zwiększone do 800 galonów imperialnych na minutę (61 l / s), ale bez zauważalnego efektu. Wyłączenie wentylatorów zostało wyłączone o godzinie 10:10 i zaczęto opanować ogień. O godzinie 12:00 podłączono jeszcze dwa węże, a przepływ zwiększono do 1000 galonów imperialnych na minutę (76 l/s). Przepływ zaczął się zmniejszać o godzinie 06:45 w dniu 12 października i został wyłączony o godzinie 15:10, kiedy to ogień wygasł, a reaktor był zimny.

Uwolnienie radioaktywne

Nastąpiło uwolnienie do atmosfery materiału radioaktywnego, który rozprzestrzenił się w Wielkiej Brytanii i Europie. Wypadek został oceniony na poziomie 5 (z maksymalnego poziomu 7) w Międzynarodowej Skali Zdarzeń Jądrowych . Filtrom kominowym przypisywano utrzymywanie częściowego zamknięcia, a tym samym minimalizowanie radioaktywnej zawartości dymu wydobywającego się z komina podczas pożaru. Obejmowało to dużą ilość trytu, ale okazało się, że stanowi on znikome zagrożenie radiologiczne w porównaniu z innymi radionuklidami. Ogień uwolnił około 600 terabekereli (16 000 Ci) jodu-131 , 4,6 terabekereli (120 Ci) cez-137 , 8,8 terabekereli (240 Ci) polonu-210 i 12 000 terabekereli (320 000 Ci) ksenonu -133 .

Jod-131, który może prowadzić do raka tarczycy , miał najbardziej znaczący wpływ na dawkę zbiorczą w populacji ogólnej. Istotne były również polon-210 i cez-137 . Szacuje się, że incydent spowodował 240 dodatkowych przypadków raka. Spośród nich około 100 śmiertelnych i 90 niezakończonych zgonem raków tarczycy było spowodowanych przez jod-131, a 70 śmiertelnych i 10 niezakończonych zgonem, głównie raków płuc, było spowodowanych przez polon-210.

Operacje ratownicze

Reaktor został uszkodzony nie do naprawienia, ale tam, gdzie było to możliwe, pręty paliwowe zostały usunięte, a osłona biologiczna reaktora została uszczelniona i pozostawiona nienaruszona. W środku pozostaje około 6700 uszkodzonych przez ogień elementów paliwowych i 1700 uszkodzonych przez ogień wkładów izotopowych. Uszkodzony rdzeń był jeszcze lekko ciepły w wyniku trwających reakcji jądrowych. W 2000 roku oszacowano, że nadal zawierał:

  • 1470 TBq (4,1 g) trytu (okres półtrwania 12 lat),
  • 213 TBq (69 g) cezu-137 (okres półtrwania 30 lat),
  • 189 TBq (37 g) każdego ze strontu-90 (okres półtrwania 29 lat) i jego pochodnej, itru-90 ,
  • 9,12 TBq (4,0 kg) plutonu-239 (okres półtrwania 24 100 lat),
  • 1,14 TBq (0,29 g) plutonu-241 (okres półtrwania 14 lat),

i mniejsze ilości innych radionuklidów . Stos nr 2, choć nieuszkodzony przez pożar, został uznany za zbyt niebezpieczny do dalszego użytkowania i wkrótce potem został zamknięty. Od tamtej pory nie zbudowano żadnych reaktorów chłodzonych powietrzem. Ostateczne usuwanie paliwa z uszkodzonego reaktora miało rozpocząć się w 2008 roku i trwać przez kolejne cztery lata. Inspekcje wykazały, że nie doszło do pożaru grafitu, a uszkodzenia grafitu były zlokalizowane, spowodowane przez mocno przegrzane znajdujące się w pobliżu zespoły paliwa uranowego.

Komisja śledcza

Komisja śledcza zbierała się pod przewodnictwem Penneya od 17 do 25 października 1957 r. Jej raport („Raport Penneya”) został przedłożony przewodniczącemu Urzędu Energii Atomowej Zjednoczonego Królestwa i stanowił podstawę Białej Księgi przedłożonej Parlamentowi w Listopad 1957. Sam raport został opublikowany w Public Record Office w styczniu 1988 r. W 1989 r. Wydano poprawioną transkrypcję, po pracach nad poprawą transkrypcji oryginalnych nagrań.

Penney zgłosił się 26 października 1957 r., Szesnaście dni po ugaszeniu pożaru, i doszedł do czterech wniosków:

  • Główną przyczyną wypadku było drugie ogrzewanie jądrowe w dniu 8 października, zastosowane zbyt wcześnie i zbyt szybko.
  • Kroki podjęte w celu poradzenia sobie z wypadkiem, gdy zostały odkryte, były „szybkie i skuteczne oraz wykazywały znaczne oddanie obowiązkowi ze strony wszystkich zainteresowanych”.
  • Środki podjęte w celu zaradzenia skutkom wypadku były odpowiednie i „nie doszło do natychmiastowego uszczerbku na zdrowiu żadnej ludności ani pracowników Windscale”. Było mało prawdopodobne, aby wystąpiły jakiekolwiek szkodliwe skutki. Ale raport był bardzo krytyczny wobec braków technicznych i organizacyjnych.
  • Potrzebna była bardziej szczegółowa ocena techniczna, prowadząca do zmian organizacyjnych, jaśniejszego określenia odpowiedzialności za zdrowie i bezpieczeństwo oraz lepszego określenia granicznych dawek promieniowania.

Tych, którzy byli bezpośrednio zaangażowani w wydarzenia, dodała otuchy konkluzja Penneya, że ​​​​podjęte kroki były „szybkie i skuteczne” oraz „wykazywały znaczne oddanie obowiązkowi”. Niektórzy uważali, że determinacja i odwaga Tuohy'ego oraz kluczowa rola, jaką odegrał w zapobieganiu całkowitej katastrofie, nie zostały należycie rozpoznane. Tuohy zmarł 12 marca 2008 roku; nigdy nie otrzymał publicznego uznania za swoje zdecydowane działania. Raport komisji śledczej oficjalnie stwierdził, że pożar został spowodowany „błędem oceny” tych samych ludzi, którzy następnie ryzykowali życiem, aby powstrzymać pożar.

Wiadomość o pożarze została przyćmiona kryzysem Sputnika . Lord Stockton , wnuk Harolda Macmillana , który był premierem w czasie pożaru, zasugerował później, że Kongres USA mógł zablokować umowę o wzajemnej obronie między USA a Wielką Brytanią z 1958 r. Między Macmillanem a prezydentem Stanów Zjednoczonych Dwightem Eisenhowera wspólnego rozwoju broni jądrowej, gdyby wiedzieli, że było to spowodowane lekkomyślnymi decyzjami rządu Wielkiej Brytanii i że Macmillan zatuszował to, co naprawdę się wydarzyło. Tuohy powiedział o urzędnikach, którzy powiedzieli Stanom Zjednoczonym, że jego personel spowodował pożar, że „byli deszczem bękartów”.

Likwidacja

Teren w 2005r. Jeden z kominów został już częściowo rozebrany.

Ustawa o Urzędzie ds. Energii Atomowej z 1971 r. Utworzyła British Nuclear Fuels Ltd (BNFL) z działu produkcji Urzędu ds. Energii Atomowej Zjednoczonego Królestwa (UKAEA). Znaczna część terenu Windscale została przekazana BNFL, ale stosy Windscale pozostały w UKAEA. Ta część terenu kontrolowana przez BNFL została przemianowana na Sellafield w 1981 roku, ale część UKAEA zachowała nazwę Windscale. Urząd ds. Likwidacji Obiektu Jądrowego przejął odpowiedzialność za obiekt, gdy został utworzony 1 kwietnia 2005 r. Po restrukturyzacji BNFL w 2008 r. odpowiedzialność za jego część obiektu przeszła na Sellafield spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Obejmowało to obiekty do ponownego przetwarzania i składowania odpadów.

likwidacyjne rozpoczęto w latach 80-tych od uszczelnienia bioosłony, zamontowania wentylacji i monitoringu, usunięcia luźnych elementów paliwowych poza rdzeń oraz odwodnienia kanału wodnego. 50. rocznica wypadku przyniosła wzmożoną presję, by raz na zawsze uprzątnąć teren. Ponieważ proces wyżarzania grafitu nie został zakończony, problemem pozostawał możliwy efekt Wignera . Chociaż uważano to za mało prawdopodobne, istniała możliwość, że część uranu przereagowała z parą wodną, ​​tworząc piroforyczny wodorek uranu ( UH
3 ); uran wystawiony na działanie powietrza tworzy dwutlenek uranu ( UO
2 ). Największym niebezpieczeństwem była eksplozja pyłu grafitowego, ale przy 15 tonach (15 długich tonach) uranu w reaktorze nadal istniała niewielka możliwość krytycznego wypadku .

Staw do przechowywania paliwa palowego (PFSP), w którym kiedyś pozostawiono napromieniowane wkłady do ostygnięcia, został wycofany z eksploatacji w 2013 r. Pod koniec tego roku rozpoczęto prace rozbiórkowe na widocznych kominach. Po pożarze usunięto zanieczyszczone filtry, a w 2001 r. częściowo rozebrano komin na palu nr 2. Zanieczyszczonych kominów nie można było tak po prostu przewrócić, dlatego trzeba je było systematycznie rozbierać od góry do dołu za pomocą wierteł rdzeniowych, a gruz transportowany na ziemię tona po tonie na małym podnośniku towarowym. Trzeba było usunąć około 5000 ton (4900 długich ton) betonu, stali i cegły.

Do usunięcia okładzin kominowych użyto robota. Syn Cockcrofta, Chris i wnuk John, byli pod ręką, aby obserwować wyburzanie kultowych galerii filtrów na szczycie kominów. Plany przewidywały usunięcie paliwa i izotopów ze stosów Windscale do 2030 r. Chociaż prace rozpoczęto w latach 80. XX wieku, szacuje się, że operacje likwidacji elektrowni jądrowych potrwają po 2040 r.

Notatki

Linki zewnętrzne

Współrzędne :

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Windscale_Piles&oldid=1144225460 ”