Графитовый реактор X-10 - X-10 Graphite Reactor

Реактор X-10, Национальная лаборатория Ок-Ридж
Национальный регистр исторических мест США
Национальная историческая достопримечательность США
Рабочие графитового реактора используют стержень, чтобы проталкивать свежие урановые пробки в бетонную загрузочную поверхность реактора.
Интерактивная карта с указанием местоположения реактора X-10.
Место расположения	Национальная лаборатория Окриджа
Ближайший город	Ок-Ридж, Теннесси
Координаты	35 ° 55′41 ″ с.ш., 84 ° 19′3 ″ з.д.  / 35.92806°N 84.31750°W / 35.92806; -84.31750 Координаты : 35 ° 55′41 ″ с.ш., 84 ° 19′3 ″ з.д.  / 35.92806°N 84.31750°W / 35.92806; -84.31750
Область	менее 1 акра (0,40 га)
Построено	1943 г.
NRHP ссылка  No.	66000720
Знаменательные даты
Добавлено в NRHP	15 октября 1966 г.
Назначенный НХЛ	21 декабря 1965 г.

Х-10 Графит Реактор представляет собой списан ядерный реактор в Oak Ridge National Laboratory в Oak Ridge, Теннесси . Ранее известный как Стопки Клинтон и X-10 Стопка , это второй искусственный ядерный реактор в мире (после Энрико Ферми «s Chicago Pile-1 ), а также первый и разработано для непрерывной работы. Он был построен во время Второй мировой войны в рамках Манхэттенского проекта .

В то время как Chicago Pile-1 продемонстрировал осуществимость ядерных реакторов, цель Манхэттенского проекта по производству достаточного количества плутония для атомных бомб требовала реакторов в тысячу раз мощнее, а также оборудования для химического отделения плутония, выращенного в реакторах, от урана и продуктов деления . Промежуточный шаг посчитали разумным. Следующим шагом плутониевого проекта под кодовым названием X-10 было строительство полузавода, где можно было разработать методы и процедуры и провести обучение. Центральным элементом этого был графитовый реактор X-10. Он имел воздушное охлаждение, в качестве замедлителя нейтронов использовался ядерный графит, а в качестве топлива - чистый природный уран в металлической форме.

DuPont начала строительство плутонием semiworks в тех инженерных работ Клинтон в Оук - Ридж на 2 февраля 1943 года реактор достиг критичности 4 ноября 1943 года и выпустила свой первый плутоний в начале 1944 г. Он поставлял Аламосе лаборатории Лос с его первым значительным количества плутония и его первого продукта, полученного в реакторе. Исследования этих образцов сильно повлияли на конструкцию бомбы. Реактор и установка химического разделения предоставили бесценный опыт инженерам, техническим специалистам, операторам реакторов и сотрудникам службы безопасности, которые затем перебрались на площадку в Хэнфорде . X-10 работал как завод по производству плутония до января 1945 года, когда он был передан исследовательской деятельности и производству радиоактивных изотопов для научных, медицинских, промышленных и сельскохозяйственных целей. Он был закрыт в 1963 году, а в 1965 году был признан Национальным историческим памятником .

Происхождение

Открытие ядерного деления немецкими химиками Отто Ганом и Фрицем Штрассманном в 1938 году, за которым последовало его теоретическое объяснение (и наименование) Лиз Мейтнер и Отто Фриш , открыло возможность контролируемой цепной ядерной реакции с ураном . В Колумбийском университете , Энрико Ферми и Лео Сцилард начали изучать , как это может быть сделано. Сцилард разработала проект конфиденциального письма к президенту Соединенных Штатов , Франклин Д. Рузвельт , объясняя возможность атомных бомб , и предупреждает об опасности проекта ядерного оружия немецкого . Он убедил своего старого друга и соратника Альберта Эйнштейна подписать его, что сделало это предложение известной. Это привело к поддержке правительством США исследований ядерного деления, которые стали Манхэттенским проектом .

В апреле 1941 года Национальный комитет оборонных исследований (NDRC) попросил Артура Комптона , лауреата Нобелевской премии по физике в Чикагском университете , рассказать об урановой программе. В его отчете, представленном в мае 1941 года, были предсказаны перспективы разработки радиологического оружия , ядерных двигателей для кораблей и ядерного оружия с использованием урана-235 или недавно открытого плутония . В октябре он написал еще один отчет о практичности атомной бомбы. Нильс Бор и Джон Уиллер предположили, что тяжелые изотопы с четными атомными номерами и нечетным числом нейтронов являются делящимися . Если так, то скорее всего плутоний-239 .

Эмилио Сегре и Гленн Сиборг в Университете Калифорнии производится 28 мкг плутония в 60-дюймовом циклотроне там в мае 1941 года, и обнаружил , что она была в 1,7 раза больше тепловой нейтрон захвата сечение урана-235. В то время плутоний-239 производился в ничтожных количествах с помощью циклотронов, но таким способом было невозможно производить большие количества. Комптон обсудил с Юджином Вигнером из Принстонского университета, как плутоний может быть произведен в ядерном реакторе , и с Робертом Сербером, как плутоний, произведенный в реакторе, можно отделить от урана.

В окончательном проекте отчета Комптона за ноябрь 1941 года не упоминалось об использовании плутония, но после обсуждения последних исследований с Эрнестом Лоуренсом Комптон пришел к убеждению, что создание плутониевой бомбы также возможно. В декабре Комптон был назначен руководителем плутониевого проекта под кодовым названием X-10. Его целями было производство реакторов для преобразования урана в плутоний, поиск способов химического отделения плутония от урана, а также разработка и создание атомной бомбы. Комптону выпало решить, какой из различных типов реакторов следует придерживаться ученым, даже если успешный реактор еще не был построен. Он чувствовал, что наличие команд в Колумбии, Принстоне, Чикагском и Калифорнийском университетах создает слишком много дублирования и недостаточного сотрудничества, и сосредоточил работу в Металлургической лаборатории Чикагского университета.

Выбор сайта

К июню 1942 года Манхэттенский проект достиг той стадии, когда можно было задуматься о строительстве производственных мощностей. 25 июня 1942 года исполнительный комитет S-1 Управления научных исследований и разработок (OSRD) обсудил, где они должны быть расположены. Переход непосредственно к установке по производству мегаватт выглядел большим шагом, учитывая, что многие производственные процессы не так легко масштабировать от лаборатории до размера производства. Промежуточный этап строительства опытной установки был сочтен разумным. Для экспериментальной установки по разделению плутония планировалось место рядом с Металлургической лабораторией, где проводились исследования, но из соображений безопасности было нежелательно размещать объекты в густонаселенном районе, таком как Чикаго .

Комптон выбрал участок в Аргоннском лесу , входящем в состав лесного заповедника округа Кук , примерно в 32 км к юго-западу от Чикаго. Полномасштабные производственные мощности будут размещены вместе с другими производственными объектами Манхэттенского проекта в еще более удаленном месте в Теннесси. Около 1000 акров (400 га) земли было арендовано у округа Кук для экспериментальных объектов, а участок площадью 83000 акров (34000 га) для производственных помещений был выбран в Ок-Ридже, штат Теннесси . На заседании Исполнительного комитета S-1 13 и 14 сентября стало очевидно, что экспериментальные установки будут слишком обширными для площадки в Аргонне, поэтому вместо этого исследовательский реактор будет построен в Аргонне, а экспериментальные установки по плутонию ( полузавод) ) будет построен на заводе Clinton Engineer Works в Теннесси.

Этот сайт был выбран по нескольким критериям. Плутониевые экспериментальные установки должны были находиться на расстоянии от 2 до 4 миль (от 3,2 до 6,4 км) от границы площадки и любой другой установки на случай утечки радиоактивных продуктов деления . Несмотря на то, что соображения безопасности предполагали наличие удаленного объекта, он все же должен был находиться рядом с источниками рабочей силы и быть доступным для автомобильного и железнодорожного транспорта. Желателен мягкий климат, позволяющий вести строительство в течение всего года. Рельеф, разделенный гребнями, уменьшил бы воздействие случайных взрывов, но они не могли быть настолько крутыми, чтобы усложнять строительство. Субстрате нужно быть твердыми достаточно , чтобы обеспечить хорошую основу, но не настолько каменистые , что это будет мешать землеройные работы. Потребовалось большое количество электроэнергии (поступающей от Управления долины Теннесси ) и охлаждающая вода. Наконец, политика военного министерства постановила, что, как правило, объекты с боеприпасами не должны располагаться к западу от хребтов Сьерра или Каскад , к востоку от Аппалачских гор или в пределах 200 миль (320 км) от границ Канады или Мексики.

В декабре было решено, что объекты по производству плутония в конце концов будут строиться не в Ок-Ридже, а на еще более удаленной площадке Хэнфорд в штате Вашингтон . Затем Комптон и сотрудники Металлургической лаборатории вновь подняли вопрос о строительстве плутониевого полузавода в Аргонне, но инженеры и руководство DuPont , в частности Роджер Уильямс , глава подразделения TNX, отвечавшего за роль компании в Манхэттенском проекте. , не поддержал это предложение. Они считали, что в Аргонне будет недостаточно места, и что наличие такого доступного участка имеет недостатки, поскольку они опасались, что это позволит исследовательскому персоналу из Металлургической лаборатории неоправданно вмешиваться в проектирование и строительство, которые они считали своей прерогативой. По их мнению, лучше всего было бы удаленное производство в Хэнфорде. В конце концов был достигнут компромисс. 12 января 1943 года Комптон, Уильямс и бригадный генерал Лесли Р. Гровс-младший , директор Манхэттенского проекта, договорились, что полузаводские работы будут построены на инженерном заводе Клинтона.

И Комптон, и Гровс предложили DuPont управлять полузаводом. Уильямс возражает против того, чтобы полузавод управлялся Металлургической лабораторией. Он рассудил, что это будет в первую очередь научно-исследовательский и образовательный центр, и что специалисты должны быть найдены в Металлургической лаборатории. Комптон был шокирован; Металлургическая лаборатория входила в состав Чикагского университета, и поэтому университет будет управлять промышленным предприятием в 500 милях (800 км) от его главного кампуса. Джеймс Б. Конант сказал ему, что Гарвардский университет «не прикоснется к нему десятифутовым шестом», но вице-президент Чикагского университета Эмери Т. Филби придерживался другой точки зрения и поручил Комптону согласиться. Когда президент университета Роберт Хатчинс вернулся, он поприветствовал Комптона словами: «Я вижу, Артур, пока меня не было, ты увеличил размер моего университета вдвое».

Дизайн

Схема реактора

В разработке

Основными проектными решениями при строительстве реактора являются выбор топлива, теплоносителя и замедлителя нейтронов . Выбор топлива был прост; был доступен только природный уран. Решение о том, что в реакторе будет использоваться графит в качестве замедлителя нейтронов, вызвало мало споров. Хотя с тяжелой водой в качестве замедлителя количество нейтронов, производимых на каждый поглощенный (известный как k ), было на 10 процентов больше, чем в чистейшем графите, тяжелая вода будет недоступна в достаточных количествах по крайней мере в течение года. Это оставило выбор охлаждающей жидкости, по поводу которого было много споров. Ограничивающим фактором было то, что топливные пробки были покрыты алюминием, поэтому рабочая температура реактора не могла превышать 200 ° C (392 ° F). Физики-теоретики из группы Вигнера в Металлургической лаборатории разработали несколько конструкций. В ноябре 1942 года инженеры DuPont выбрали газообразный гелий в качестве хладагента для производственной установки, главным образом потому, что он не поглощает нейтроны, но также потому, что он инертен, что устраняет проблему коррозии.

Не все согласились с решением использовать гелий. Сциллард, в частности, был одним из первых сторонников использования жидкого висмута ; но главным противником был Вигнер, решительно выступавший за конструкцию реактора с водяным охлаждением. Он понимал, что, поскольку вода поглощает нейтроны, k будет уменьшено примерно на 3 процента, но имел достаточную уверенность в своих расчетах, что реактор с водяным охлаждением все еще сможет достичь критичности. С инженерной точки зрения конструкция с водяным охлаждением была простой в разработке и изготовлении, в то время как гелий создавал технологические проблемы. Группа Вигнера подготовила предварительный отчет о водяном охлаждении, получивший обозначение CE-140 в апреле 1942 года, за которым последовал более подробный отчет CE-197 под названием «Об установке с водяным охлаждением» в июле 1942 года.

Реактор Fermi Chicago Pile-1 , построенный под западными смотровыми площадками оригинального Stagg Field в Чикагском университете, "вышел из строя" 2 декабря 1942 года. Этот реактор с графитовым замедлителем генерировал только до 200 Вт, но он продемонстрировал, что k было выше, чем ожидалось. Это не только сняло большинство возражений против конструкции реакторов с воздушным и водяным охлаждением, но и значительно упростило другие аспекты конструкции. Команда Вигнера представила DuPont чертежи реактора с водяным охлаждением в январе 1943 года. К этому времени опасения инженеров DuPont по поводу коррозионной активности воды были преодолены возрастающими трудностями использования гелия, и все работы по гелию были прекращены в феврале. . При этом для реактора опытной установки было выбрано воздушное охлаждение. Поскольку он будет иметь совершенно иную конструкцию, чем производственные реакторы, графитовый реактор X-10 потерял свою ценность в качестве прототипа, но его ценность как действующей экспериментальной установки осталась, доставляя плутоний, необходимый для исследований. Была надежда, что проблемы будут вовремя обнаружены, чтобы разобраться с ними на производственных предприятиях. Полуфабрикаты также будут использоваться для обучения и разработки процедур.

Строительство

Хотя проектирование реактора еще не было завершено, DuPont начала строительство плутониевых полузаводов 2 февраля 1943 года на изолированном участке площадью 112 акров (45,3 га) в долине Бетел, примерно в 10 милях (16 км) к юго-западу от Ок-Ридж. официально известна как зона X-10. На объекте были исследовательские лаборатории, завод химического разделения, склад для хранения отходов, учебный центр для персонала Хэнфорда, а также административные и вспомогательные помещения, в том числе прачечная, кафетерий, центр первой помощи и пожарное депо. Из-за последующего решения построить реакторы с водяным охлаждением в Хэнфорде, только установка химического разделения работала как настоящий пилот. Полуфабрикаты в конечном итоге стали известны как лаборатории Клинтона и управлялись Чикагским университетом в рамках металлургического проекта.

В разработке

Строительные работы на реакторе пришлось отложить, пока DuPont завершит проектирование. Раскопки начались 27 апреля 1943 года. Вскоре был обнаружен большой карман из мягкой глины, что потребовало дополнительных фундаментов. Дальнейшие задержки произошли из-за трудностей военного времени с закупкой строительных материалов. Ощущалась острая нехватка как обычной, так и квалифицированной рабочей силы; у подрядчика было только три четверти необходимой рабочей силы, и наблюдалась высокая текучесть кадров и прогулы, в основном из-за плохих условий проживания и трудностей с поездками на работу. Городок Ок-Ридж все еще строился, и были построены бараки для рабочих. Специальные договоренности с отдельными работниками повысили их моральный дух и снизили текучесть кадров. Наконец, в июле 1943 года выпали необычно сильные дожди: 9,3 дюйма (240 мм), что более чем вдвое превышает средний показатель в 4,3 дюйма (110 мм).

Около 700 коротких тонн (640 т) графитовых блоков было закуплено у National Carbon . Строительные бригады начали складывать их в сентябре 1943 года. Литые урановые заготовки поступали от Metal Hydrides, Mallinckrodt и других поставщиков. Их прессовали в цилиндрические заготовки, а затем консервировали. Топливные пробки были герметизированы для защиты металлического урана от коррозии, которая могла бы возникнуть при контакте с водой, и для предотвращения выхода газообразных радиоактивных продуктов деления, которые могли образоваться при их облучении. Был выбран алюминий, так как он хорошо передает тепло, но не поглощает слишком много нейтронов. Alcoa начала производство консервных банок 14 июня 1943 года. General Electric и Металлургическая лаборатория разработали новую технологию сварки для герметичного закрытия банок, и оборудование для этого было установлено на производственной линии Alcoa в октябре 1943 года.

Строительство пилотной сепарационной установки началось до того, как был выбран химический процесс отделения плутония от урана. Лишь в мае 1943 года менеджеры DuPont решили использовать фосфат висмута, а не фторид лантана. Висмута процесс фосфата был разработан Стэнли Г. Томпсон в Университете Калифорнии . Плутоний имел две степени окисления; четырехвалентного (+4) состояние, и шестивалентный (+6) состояние, с различными химическими свойствами. Фосфат висмута ( BiPO
₄ ) был подобен по своей кристаллической структуре фосфату плутония, и плутоний будет переноситься с фосфатом висмута в растворе, в то время как другие элементы, включая уран, будут осаждаться. Плутоний можно переключить из раствора в осаждение, переключив его степень окисления. Завод состоял из шести камер, отделенных друг от друга и диспетчерской толстыми бетонными стенами. Оборудование управлялось из диспетчерской с помощью дистанционного управления из-за радиоактивности продуктов деления . Работы были завершены 26 ноября 1943 года, но установка не могла работать, пока реактор не начал производить облученные урановые пробки.

Операция

Загрузка топливных пробок

Графитовый реактор X-10 был вторым в мире искусственным ядерным реактором после Chicago Pile-1 и первым реактором, спроектированным и построенным для непрерывной работы. Он состоял из огромного блока, длиной 24 фута (7,3 м) с каждой стороны, из кубиков ядерного графита , весом около 1500 коротких тонн (1400 т), который действовал как замедлитель. Они были окружены семифутовым (2,1 м) бетоном высокой плотности в качестве радиационной защиты. В целом реактор имел ширину 38 футов (12 м), глубину 47 футов (14 м) и высоту 32 фута (9,8 м). Всего было 36 горизонтальных рядов по 35 лунок. Позади каждого был металлический канал, в который можно было вставлять урановые топливные пробки. Лифт обеспечивал доступ к тем, кто выше. Только 800 (~ 64%) каналов были когда-либо использованы.

В реакторе использовались регулирующие стержни из стали, плакированной кадмием . Сделанные из кадмия, поглощающего нейтроны, они могут ограничить или остановить реакцию. Три 8-футовых (2,4 м) стержня проникли в реактор вертикально, удерживаясь на месте с помощью муфты, чтобы сформировать систему аварийного останова . Они были подвешены на стальных тросах, намотанных на барабан, и удерживались на месте электромагнитной муфтой . Если пропадет электричество, они упадут в реактор, остановив его. Остальные четыре стержня были изготовлены из борсодержащей стали и горизонтально входили в реактор с северной стороны. Два из них, известные как «прокладочные» штанги, имели гидравлическое управление. Заполненные песком гидроаккумуляторы можно использовать в случае отключения электроэнергии. Два других стержня приводились в движение электродвигателями.

Система охлаждения состояла из трех электрических вентиляторов, работающих со скоростью 55 000 кубических футов в минуту (1600 м ³ / мин). Поскольку он охлаждался с использованием внешнего воздуха, реактор мог работать на более высоком уровне мощности в холодные дни. После прохождения через реактор воздух фильтровали для удаления радиоактивных частиц диаметром более 0,00004 дюйма (0,0010 мм). Это позаботилось о более чем 99 процентах радиоактивных частиц. Затем он был выведен через дымовую трубу длиной 200 футов (61 м). Управление реактором осуществлялось из диспетчерской в ​​юго-восточном углу второго этажа.

В сентябре 1942 года Комптон попросил физика Мартина Д. Уитакера сформировать костяк операционного персонала для X-10. Уитакер стал инаугурационным директором лабораторий Клинтона, поскольку полузавод стал официально известен в апреле 1943 года. Первый постоянный рабочий персонал прибыл из Металлургической лаборатории в Чикаго в апреле 1943 года, когда DuPont начала переводить своих технических специалистов на место. Они были дополнены сотней техников в форме из специального инженерного отряда армии . К марту 1944 года на Х-10 работало около 1500 человек.

Внешний вид графитового реактора на площадке X-10 в Ок-Ридже в 1950 году.

Под наблюдением Комптона, Уитакера и Ферми реактор вышел из строя 4 ноября 1943 года, в нем было около 30 коротких тонн (27 т) урана. Через неделю нагрузка была увеличена до 36 коротких тонн (33 т), что позволило увеличить выработку электроэнергии до 500 кВт, а к концу месяца были созданы первые 500 мг плутония. Реактор обычно работал круглосуточно с 10-часовыми еженедельными остановками для перегрузки топлива. Во время запуска были полностью сняты предохранительные стержни и одна прокладка. Другой стержень регулировочной прокладки был вставлен в заданное положение. Когда желаемый уровень мощности был достигнут, реактор управлялся регулировкой частично вставленного регулировочного стержня.

Первая партия консервированных снарядов для облучения была получена 20 декабря 1943 года, что позволило произвести первый плутоний в начале 1944 года. В снарядах использовался чистый металлический природный уран в герметичных алюминиевых банках длиной 4,1 дюйма (100 мм) и 1 дюйм (25 мм) в диаметре. Каждый канал был загружен от 24 до 54 топливных пробок. Реактор стал критическим с 30 короткими тоннами (27 т) снарядов, но на более позднем этапе эксплуатации работал с целыми 54 короткими тоннами (49 т). Для нагружения канала заглушка радиопоглощающего экрана снималась, а в переднем (восточном) конце вручную вставлялись пули длинными стержнями. Чтобы выгрузить их, их вытолкнули до дальнего (западного) конца, где они упали на неопреновую плиту и упали по желобу в бассейн с водой глубиной 20 футов (6,1 м), который действовал как излучение. щит. После нескольких недель хранения под водой, чтобы учесть радиоактивный распад , пробки были доставлены в здание химического разделения.

Управление реактором

К февралю 1944 года реактор облучал тонну урана каждые три дня. В течение следующих пяти месяцев эффективность процесса разделения повысилась, процент извлеченного плутония увеличился с 40 до 90 процентов. Со временем в результате модификаций мощность реактора была увеличена до 4000 кВт в июле 1944 года. Влияние нейтронного яда ксенона-135 , одного из многих продуктов деления, производимых из уранового топлива, не было обнаружено на начальных этапах эксплуатации графитового реактора X-10. Ксенон-135 впоследствии вызвал проблемы с запуском реактора Hanford B, который почти остановил плутониевый проект.

Полуфабрикат X-10 работал как завод по производству плутония до января 1945 года, когда он был передан для исследовательской деятельности. К этому времени было обработано 299 партий облученных снарядов. Радиоизотопное здание, паровая установка и другие сооружения были добавлены в апреле 1946 года для поддержки образовательных и исследовательских миссий лаборатории в мирное время. Все работы были завершены к декабрю 1946 года, что добавило еще 1009000 долларов (что эквивалентно 10,3 миллиона долларов в 2019 году) к стоимости строительства X-10, в результате чего общая стоимость составила 13 041000 долларов (что эквивалентно 133 миллионам долларов в 2019 году). Операционные расходы увеличились еще на 22 250 000 долларов США (что эквивалентно 226 миллионам долларов США в 2019 году).

X-10 доставил в Лос-Аламосскую лабораторию первые значительные образцы плутония. Их исследования, проведенные Эмилио Г. Сегре и его группой P-5 в Лос-Аламосе, показали, что он содержит примеси в виде изотопа плутония-240 , который имеет гораздо более высокую скорость спонтанного деления, чем плутоний-239. Это означало , что было бы весьма вероятно , что плутоний пушечного типа ядерного оружия будет predetonate и взорвать себя друг от друга во время начального образования критической массы. Таким образом, Лос-Аламосская лаборатория была вынуждена направить свои усилия на создание ядерного оружия имплозивного типа - что было гораздо труднее.

Установка химического разделения X-10 также проверила висмут-фосфатный процесс, который использовался на полномасштабных установках разделения в Хэнфорде. Наконец, реактор и установка химического разделения предоставили бесценный опыт инженерам, техническим специалистам, операторам реакторов и сотрудникам службы безопасности, которые затем перебрались на площадку в Хэнфорде .

Мирное время использования

Загрузка лица, 2019

После окончания войны графитовый реактор стал первым в мире предприятием по производству радиоактивных изотопов для использования в мирное время. 2 августа 1946 года директор Национальной лаборатории Ок-Ридж Юджин Вигнер представил небольшой контейнер с углеродом-14 директору Больницы Барнарда Free Skin and Cancer Hospital для медицинского использования в больнице в Сент-Луисе, штат Миссури . Последующие поставки радиоизотопов, в основном йода-131 , фосфора-32 , углерода-14 и молибдена-99 / технеция-99m , предназначались для научных, медицинских, промышленных и сельскохозяйственных целей.

Графитовый реактор X-10 был остановлен 4 ноября 1963 года после двадцати лет эксплуатации. 21 декабря 1965 года он был признан Национальным историческим памятником и добавлен в Национальный реестр исторических мест 15 октября 1966 года. В 1969 году Американское общество металлов внесло его в список памятников за его вклад в развитие материаловедения и науки. технологии, а в 2008 году Американское химическое общество присвоило ему статус национального исторического памятника химии . Комната управления и лицо реактора доступны для публики во время запланированных экскурсий, предлагаемых Американским музеем науки и энергетики .

Подобные реакторы

Brookhaven National Laboratory (BNL) Графит исследовательский реактор был первым ядерным реактором , который будет построен в Соединенных Штатах после Второй мировой войны. Под руководством Лайла Бенджамина Борста строительство реактора началось в 1947 году и впервые достигло критичности 22 августа 1950 года. Реактор состоял из 700-тонного (640 т) и 25-футового (7,6 м) куба графита. работает на природном уране. Его основной задачей были прикладные ядерные исследования в медицине, биологии, химии, физике и ядерной инженерии. Одним из самых значительных открытий на этом предприятии стало производство молибдена-99 / технеция-99m, которые сегодня используются в десятках миллионов медицинских диагностических процедур ежегодно, что делает его наиболее часто используемым медицинским радиоизотопом. Графитовый исследовательский реактор БНЛ был остановлен в 1969 году и полностью выведен из эксплуатации в 2012 году.

Когда в 1946 году Великобритания начала планировать строительство ядерных реакторов для производства плутония для оружия, было решено построить пару графитовых реакторов с воздушным охлаждением, подобных графитовому реактору X-10 в Виндскейле . Природный уран использовался, поскольку обогащенный уран был недоступен, и точно так же графит был выбран в качестве замедлителя нейтронов, потому что бериллий был токсичным и трудным в производстве, в то время как тяжелая вода была недоступна. Рассматривалось использование воды в качестве хладагента, но были опасения по поводу возможности катастрофического ядерного расплавления на густонаселенных Британских островах в случае отказа системы охлаждения. Гелий снова был предпочтительным выбором в качестве охлаждающего газа, но основным его источником были Соединенные Штаты, и в соответствии с законом Мак-Магона 1946 года Соединенные Штаты не стали поставлять его для производства ядерного оружия, поэтому, в конце концов, было предусмотрено воздушное охлаждение. выбрал. Строительство началось в сентябре 1947 года, и два реактора были введены в эксплуатацию в октябре 1950 года и июне 1951 года. Оба были выведены из эксплуатации после катастрофического пожара в Виндскейле в октябре 1957 года. Они будут последними крупными реакторами с воздушным охлаждением, производящими плутоний; В последующих конструкциях Magnox и AGR в Великобритании вместо этого использовался углекислый газ .

По состоянию на 2016 год еще один реактор схожей конструкции с графитовым реактором X-10 все еще находится в эксплуатации, бельгийский реактор BR-1 SCK • CEN , расположенный в Моле, Бельгия . Финансируемый за счет бельгийской пошлины на экспорт урана и построенный с помощью британских экспертов, исследовательский реактор мощностью 4 МВт впервые вышел из строя 11 мая 1956 года. Он используется для научных целей, таких как нейтронно-активационный анализ и эксперименты по нейтронной физике. , калибровка ядерных измерительных устройств и производство кремния, легированного нейтронной трансмутацией .

Заметки

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

• "Веб-страница ORNL о графитовом реакторе" . Национальная лаборатория Окриджа . Архивировано из оригинала на 12 января 2010 года.
• «Общественные туры» . Национальная лаборатория Окриджа . Проверено 12 декабря 2015 года .
• "Информационная система Национального реестра - реактор X-10, Национальная лаборатория Окриджа" . Национальный реестр исторических мест . Служба национальных парков . 15 апреля 2008 г.

 Эта статья включает материалы, являющиеся  общественным достоянием, из документа Министерства энергетики США: «Графитовый реактор X-10» . Проверено 13 декабря 2015 года .