Авария с критичностью Сесила Келли - Cecil Kelley criticality accident

Координаты : 35 ° 52'54 "N 106 ° 17'54" W / 35,88167 ° с.ш.106,29833 ° з. / 35,88167; -106.29833 критичность аварияпроизошла 30 декабря 1958 года вНациональной лабораторииЛосАламосев ЛосАламос, НьюМексико, в Соединенных Штатах. Это одно из 60 известных событий критичности, которые произошли вне контролируемых условий ядерного реактора или испытания, хотя это было третье такое событие, которое произошло в 1958 году после событий 16 июня на заводеY-12в Ок-Ридже, штат Теннесси. , и 15 октября вЯдерном институтеВинча в Винче, Югославия. В аварии былиобнаруженысоединенияплутония,растворенные в жидкиххимических реагентах; в течение 35 часов он убил химического оператора Сесила Келли в результате тяжелогорадиационного отравления.

Контекст аварии

Слева: конфигурация растворов (водных и органических) в емкости до аварии. Справа: судно, на котором произошла авария.

Сесил Келли был 38-летним химическим оператором с 11-летним опытом работы; он провел более половины этого времени в лаборатории Лос-Аламоса, где одной из его обязанностей было обслуживание большого 1000-литрового смесительного резервуара из нержавеющей стали. Резервуар содержал остаточный плутоний-239 - в основном техногенный элемент, существующий в следовых количествах в природе - из других экспериментов и применений, а также различные органические растворители и кислоты в водном растворе с целью извлечения и повторного использования. В чистом виде и при нормальных условиях температуры и давления плутоний представляет собой твердый серебристый металл. Он быстро тускнеет на воздухе и легко растворяется в концентрированной соляной , йодистоводородной и хлорной кислотах , а также в других. В день аварии смесительный бак должен был содержать «обедненную» концентрацию растворенного плутония (≤0,1 г плутония на литр раствора) в ванне с высококоррозионной азотной кислотой и едким стабилизированным водным органическим веществом. эмульсия. Однако концентрация плутония в резервуаре для смешивания была почти в 200 раз выше, чем ожидал Келли, в результате по крайней мере двух неправильных перемещений плутониевых отходов в резервуар из неопределенных источников. Кроме того, плутоний распределялся неравномерно, причем верхний слой раствора содержал особенно высокие концентрации, составляющие в общей сложности более 3 кг плутония, что опасно близко к критической . Когда Келли включил миксер, начал образовываться вихрь . Более плотный водный слой внутри резервуара выталкивался наружу и вверх, образуя «чашу», а менее плотный, богатый плутонием слой притягивался к центру резервуара.

Сверхкритическая масса

Среди других идеальных характеристик идеальной формой для превращения любого делящегося вещества в сверхкритический является форма с наименьшей площадью поверхности, сфера . Хотя богатый плутонием раствор не был сферическим, вихрь делал его толще в центре, и это, наряду с соответствующим увеличением плотности и отражательной способности нейтронов водного слоя, окружающего его, заставляло растворенный плутоний достигать критичности и пересекать ее. примерно через одну секунду: нейтроны в смеси начали бомбардировать ядра атомов плутония в растворе с достаточной частотой, чтобы заставить эти атомы распасться и высвободить другие нейтроны в устойчивой цепной ядерной реакции, продолжающейся всего 200 микросекунд, но выпуская огромный всплеск нейтроны и гамма-излучение . Такой неконтролируемый выброс ядерной энергии часто называют экскурсией . В течение 3 секунд слои в смеси рассредоточились, и дальнейшие отклонения были невозможны.

События экскурсии

Келли стоял на пешеходной лестнице и смотрел на содержимое бака для смешивания через смотровое окно, когда произошла экскурсия. Двое других техников, работающих в лаборатории, стали свидетелями яркой вспышки синего света, за которой последовал звук удара. Взрыв мощности либо заставил Келли рухнуть, либо сбил его с лестницы, и он упал на землю. Он встал, дезориентированный, и, по-видимому, выключил миксер, а затем снова включил его, прежде чем выбежать из здания. Другие техники нашли его там, в снегу, в состоянии атаксии (нескоординированное движение мышц) и могли только сказать им: «Я сгораю! Я сгораю!»

Событие экскурсии во время аварии с критичностью Сесила Келли.

Поскольку возможность экскурсии, происходящей в резервуаре для смешивания, считалась практически исключенной, техники решили, что Келли каким-то образом подвергся воздействию альфа-излучения , кислотной ванны или того и другого, и один из них взял его. в химический душ, в то время как другой выключил смеситель. Дополнительные сотрудники прибыли на место происшествия через несколько минут и обнаружили, что Келли практически без сознания. Ярко-розовый цвет его лица указывал на эритему (покраснение кожи), вызванную кожным лучевым синдромом .

Любая авария в Лос-Аламосе, связанная с радиоактивным веществом, требует немедленного расследования группой сотрудников радиационного контроля. Еще до того, как Келли был доставлен в отделение неотложной помощи, эти сотрудники начали обследование смесительной комнаты с помощью детекторов излучения, способных определять альфа-излучение, испускаемое улетучившимся плутонием. Альфа-активность была бы широко распространена, если бы какая-либо смесь плутония вышла из резервуара, но ничего не было обнаружено. Восемнадцать минут спустя команда начала поиск гамма-излучения и с удивлением обнаружила интенсивное гамма-излучение около смесительного резервуара, порядка десятков рад в час. Такое интенсивное гамма-излучение могло быть произведено только значительными количествами продуктов деления ; этого в сочетании с необъяснимой вспышкой света, о которой сообщили два других техника, было достаточно, чтобы подтвердить, что произошла авария с критичностью.

Клинический курс Келли

В течение первого часа и сорока минут после аварии Келли был бессознателен и пережил волны сильной рвоты и рвоты. Затем он стабилизировался, снова смог нормально разговаривать, измерил пульс и кровь. Образец крови показал, что Келли подвергся воздействию приблизительно 9 Гр от быстрых нейтронов и 27 Гр от гамма-лучей , в общей сложности 36 Гр. Для взрослого человека облучение до 2 Гр от источника несфокусированного излучения, такого как экскурсия, вызовет лучевую болезнь, но не считается смертельным исходом; 2,4–3,4 Гр - средняя смертельная доза ; доза 5 Гр почти всегда убивает. Келли получил более чем в семь раз смертельную дозу для взрослого человека. Хотя медицинский персонал в отделении неотложной помощи предпринял шаги, чтобы облегчить его боль с помощью демерола и морфина , предыдущие исследования радиационного воздействия на животных показали, что смерть Келли неизбежна. В течение шести часов его лимфоциты почти исчезли. Биопсия кости, проведенная через 24 часа после инцидента, показала, что костный мозг был водянистым и не содержал эритроцитов. Многочисленные переливания крови не имели длительного полезного эффекта: через 35 часов после первого контакта с ним и после последнего приступа сильного беспокойства, возбуждения, потоотделения, побледневшего кожи и нерегулярного пульса Келли умер от сердечной недостаточности.

Подразумеваемое

Расследование обстоятельств аварии так и не привело к публичному объяснению того, как смесительный бак был заполнен такой высокой концентрацией плутония; Первоначально вина была возложена на самого Келли.

Хотя Келли не проглотил и не вдохнул плутоний во время аварии, он, как и многие лаборанты в Лос-Аламосе, в течение нескольких лет подвергался воздействию мельчайших частиц плутония, переносимого по воздуху. Поэтому подобное событие считалось «экспериментом возможности». Тщательные записи велись о каждом моменте жизни Келли от несчастного случая до смерти и до стола для вскрытия. Его органы были оставлены для патологического исследования и анализа уровня плутония. Результаты этих анализов тканей считались основополагающими для понимания того, что произойдет с населением во время ядерной атаки, и их невозможно было получить никаким другим способом. Хотя биопсия костного мозга грудины Келли была выполнена при условии, что врачи хотели определить, был ли он кандидатом на трансплантацию костного мозга, смерть Келли была неизбежна, и фактическая трансплантация серьезно не рассматривалась.

Судебное дело

После смерти Келли осталась вдова Дорис Келли и двое детей, которым тогда было восемь лет и 18 месяцев. Дорис Келли не получила уведомления, пока он был еще жив, о том, что ее муж подвергся облучению, и узнала о его смерти только от руководства лаборатории, когда представители посетили ее в ее доме вскоре после этого. Устно заверив ее, что они предоставят ей финансовую компенсацию за смерть мужа, они убедили ее не подавать иски против лаборатории. Несмотря на такие заверения, единственной компенсацией, которую получила Дорис Келли, была пожизненная должность, работающая в самой лаборатории на уровне бедности, пока ей не пришлось выйти на пенсию по состоянию здоровья.

В 1996 году Дорис Келли и ее дочь Кэти Келли-Маро подали иск против Кларенса Лашбо , патологоанатома , проводившего вскрытие трупа Сесила Келли. В этом деле говорилось о неправомерном поведении врачей, больницы и администрации Лос-Аламоса при извлечении органов у умершего без согласия ближайших родственников в течение многих лет (1958–1980). Вскрытие Келли было первым случаем такого рода посмертного анализа, но в более поздние годы в Лос-Аламосе Лашбо и другие провели гораздо больше. Во время дачи показаний по делу Лашбо, когда его спросили, кто дал ему право извлекать восемь фунтов (3,6 кг) органов и тканей из тела Келли, сказал: «Бог дал мне разрешение». Коллективный иск был урегулирован ответчиками примерно за $ 9,5 миллионов в 2002 году и еще $ 800 000 в 2007 году Ни один из подсудимых , допускаемых каких - либо нарушений.

использованная литература