Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Реактор X-10, Национальная лаборатория Ок-Ридж
Двое рабочих на подвижной платформе, подобной той, что используют мойщики окон, воткнут стержень в одно из множества маленьких отверстий в стене перед ними.
Рабочие графитового реактора используют стержень, чтобы проталкивать свежие урановые пробки в бетонную загрузочную поверхность реактора.
Интерактивная карта с указанием местоположения реактора X-10.
Место расположенияНациональная лаборатория Окриджа
Ближайший городОк-Ридж, Теннесси
Координаты35 ° 55′41 ″ с.ш., 84 ° 19′3 ″ з.д. / 35.92806 ° с.ш. 84.31750 ° з.д. / 35.92806; -84,31750 Координаты: 35 ° 55′41 ″ с.ш., 84 ° 19′3 ″ з.д.  / 35.92806 ° с.ш. 84.31750 ° з.д. / 35.92806; -84,31750
Площадьменее 1 акра (0,40 га) [1]
Построено1943 г.
NRHP ссылка  No.66000720
Знаменательные даты
Добавлено в NRHP15 октября 1966 г.
Назначенный НХЛ21 декабря 1965 г.
Графитовый реактор X-10
Концепция реактораИсследовательский реактор (уран / графит)
Разработано и построеноМеталлургическая лаборатория
Оперативный1943-1963 гг.
Положение делСписан
Основные параметры активной зоны реактора
Топливо ( делящийся материал )Металлический природный уран
Состояние топливаТвердые (пеллеты)
Энергетический спектр нейтроновИнформация отсутствует
Первичный метод контроляУправляющие стержни
Главный модераторЯдерный графит (кирпичи)
Теплоноситель первого контураВоздуха
Использование реактора
Основное использованиеИсследование
ЗамечанияВторой в мире искусственный ядерный реактор .

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 и чистыйприродный уран в металлической форме для топлива.

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 специалистам по 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 .

Истоки [ править ]

Открытие ядерного деления немецких химиков Отто Хан и Штрассман в 1938, [2] с последующим его теоретическим объяснением (и именованием) по Лизе Мейтнер и Отто Фриша , [3] открыло возможность контролируемой цепной ядерной реакции с ураном . В Колумбийском университете , Энрико Ферми и Лео Сцилард начали изучать , как это может быть сделано. [4] Сцилард подготовлен проект конфиденциального письма к президенту Соединенных Штатов ,Франклин Д. Рузвельт , объясняя возможность атомных бомб и предупреждая об опасности немецкого проекта ядерного оружия . Он убедил своего старого друга и соратника Альберта Эйнштейна совместно подписать его, придав этому предложению свою известность. [5] Это привело к поддержке правительством США исследований ядерного деления [6], которые стали Манхэттенским проектом . [7]

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 . [8] В октябре он написал еще один отчет о практичности атомной бомбы. [9] Нильс Бор и Джон Уиллертеоретизировал, что тяжелые изотопы с четными атомными номерами и нечетным числом нейтронов являются делящимися . Если это так, то, скорее всего , это плутоний-239 . [10]

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. [11] 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. [9]

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 [12], получившего кодовое название X-10. [13] Его целями было производство реакторов для преобразования урана в плутоний, поиск способов химического отделения плутония от урана, а также разработка и создание атомной бомбы. [10] [14] Комптону выпало решить, какой из различных типов реакторов следует придерживаться ученым, даже если успешный реактор еще не был построен. [15]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. [16]

Выбор сайта [ править ]

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. [17] Переход непосредственно к установке по производству мегаватт выглядел большим шагом, учитывая, что многие промышленные процессы не так легко масштабируются от лаборатории до размера производства. Промежуточный этап строительства опытной установки был сочтен разумным. [18]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 . [17]

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. [17] Около 1000 акров (400 га) земли было арендовано у округа Кук для экспериментальных объектов, в то время как участок площадью 83000 акров (34000 га) для производственных помещений был выбран в Ок-Ридж, 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. [19]

Этот сайт был выбран по нескольким критериям. Пилотониевые 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. субстратдолжен быть достаточно прочным, чтобы обеспечить хороший фундамент, но не настолько каменистым, чтобы препятствовать земляным работам. Ему требовалось большое количество электроэнергии (поступающей от Управления долины Теннесси ) и охлаждающая вода. [17] [20] 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 канадских или мексиканские границы. [21]

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 , особенно Роджер Уильямс, глава подразделения TNX, которое отвечало 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. [22] По их мнению, лучше всего было бы удаленное производство в Хэнфорде. В конце концов был достигнут компромисс. [23] 12 января 1943 г. Комптон, Уильямс и бригадный генерал Лесли Р. Гровс-младший., директор Манхэттенского проекта, согласился, что полузаводские работы будут построены на заводе Clinton Engineer Works. [24]

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; [24] Металлургическая лаборатория была частью 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» [25], но вице-президент Чикагского университета Эмери Т. Филби придерживается другой точки зрения и поручил Комптону согласиться. [26]Когда президент университета Роберт Хатчинс вернулся, он поприветствовал Комптона словами: «Я вижу, Артур, пока меня не было, ты увеличил размер моего университета вдвое». [27]

Дизайн [ править ]

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. [28]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). [18] Физики-теоретики из группы Вигнера в Металлургической лаборатории разработали несколько проектов. 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. [29]

Не все согласились с решением использовать гелий. Сциллард, в частности, был одним из первых сторонников 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 [30].

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 kбыл выше, чем предполагалось. 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. [31] 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. [32]Была надежда, что проблемы будут вовремя обнаружены, чтобы разобраться с ними на производственных предприятиях. Полуфабрикаты также будут использоваться для обучения и разработки процедур. [18]

Строительство [ править ]

Хотя проектирование реактора еще не было завершено, DuPont начала строительство плутониевого завода 2 февраля 1943 г. [33] на изолированном участке площадью 112 акров (45,3 га) в долине Бетел примерно в 10 милях (16 км) к юго-западу. Ок-Ридж официально известен как район X-10. На территории были исследовательские лаборатории, завод по химическому разделению, 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. [34] [35]Полуфабрикаты в конечном итоге стали известны как лаборатории Клинтона и управлялись Чикагским университетом в рамках металлургического проекта. [36]

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. [37]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 рабочими 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). [34] [38]

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. Из них прессовали цилиндрические заготовки, а затем консервировали. [39] Топливные пробки были герметизированы для защиты металлического урана от коррозии, которая могла бы возникнуть, если бы он вступил в контакт с водой, и для предотвращения выхода газообразных радиоактивных продуктов деления, которые могли бы образоваться при их облучении. Был выбран алюминий, так как он хорошо передает тепло, но не поглощает слишком много нейтронов. [40] Алкоа начала консервирование 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 [39].

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. [41] Висмут процесс фосфата был разработан Стэнли Г. Томпсон в Университете Калифорнии . [42] Плутоний имел две степени окисления; четырехвалентного (+4) состояние, и шестивалентный (+6) состояние, с различными химическими свойствами. [43] Фосфат висмута ( BiPO
4) был подобен по своей кристаллической структуре фосфату плутония, [44] 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. [45] 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 . [36] Работы были завершены 26 ноября 1943 г. [46], но установка не могла работать, пока реактор не начал производить облученные урановые пробки. [34]

Операция [ править ]

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. [47] Он состоял из огромного блока, 24 фута (7,3 м) в длину с каждой стороны, из кубиков ядерного графита , весом около 1500 коротких тонн (1400 т), который действовал как замедлитель. Они были окружены 7-футовым (2,1 м) бетоном высокой плотности в качестве радиационной защиты. [34] В целом реактор был 38 футов (12 м) в ширину, 47 футов (14 м) в глубину и 32 фута (9,8 м) в высоту. [1] Было 36 горизонтальных рядов по 35 лунок. Позади каждого был металлический канал, в который можно было вставлять урановые топливные пробки. [48]Лифт обеспечивал доступ к тем, кто выше. Только 800 (~ 64%) каналов были когда-либо использованы. [1]

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. Гидроаккумуляторы с пескомможет использоваться в случае сбоя питания. Два других стержня приводились в движение электродвигателями. [1]

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. [1] [49] 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 дымоход длиной 200 футов (61 м). [1] Реактор управлялся из диспетчерской в ​​юго-восточном углу второго этажа. [1]

В сентябре 1942 года Комптон попросил физика Мартина Д. Уитакера сформировать костяк операционного персонала для X-10. [50] Уитакер стал инаугурационным директором Лабораторий Клинтона, [37] так как полузавод стал официально известен в апреле 1943 года. [51] Первый постоянный рабочий персонал прибыл из Металлургической лаборатории в Чикаго в апреле 1943 года, к тому времени, когда DuPont начала свою деятельность. перевод своих технических специалистов на площадку. Они были дополнены сотней техников в форме из специального инженерного отряда армии . К марту 1944 года на Х-10 работало около 1500 человек. [52]

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. [53] Реактор обычно работал круглосуточно с 10-часовыми еженедельными остановами для перегрузки топлива. Во время запуска были полностью сняты предохранительные стержни и одна прокладка. Другой стержень регулировочной прокладки был вставлен в заранее определенное положение. Когда желаемый уровень мощности был достигнут, реактор управлялся регулировкой частично вставленного регулировочного стержня. [1]

Первая партия консервированных снарядов для облучения была получена 20 декабря 1943 года, что позволило произвести первый плутоний в начале 1944 года. [54] В снарядах использовался чистый металлический природный уран в герметичных алюминиевых банках 4,1 дюйма (100 мм). ) длиной и диаметром 1 дюйм (25 мм). 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 протолкнули до дальнего (западного) конца, где они упали на неопрен.плита и упала по желобу в бассейн с водой глубиной 20 футов (6,1 м), который действовал как радиационный щит. [1] После нескольких недель хранения под водой, чтобы учесть распад радиоактивности , пробки были доставлены в здание химического разделения. [55]

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. [50] Воздействие нейтронного яда ксенона-135 , одного из многих продуктов деления, производимых из уранового топлива, не было обнаружено во время ранней эксплуатации X-10. Графитовый реактор. Ксенон-135 впоследствии вызвал проблемы с запуском реактора Hanford B, который почти остановил плутониевый проект. [56]

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. [50] 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, добавив еще 1 009 000 долларов к стоимости строительства X-10 и доведя общую стоимость до 13 041 000 долларов. [36] Операционные расходы добавили еще 22 250 000 долларов. [48]

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. [57] Таким образом, Лос-Аламосская лаборатория была вынуждена направить свои усилия на создание ядерного оружия имплозивного типа - что было гораздо труднее.[58]

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 . [55]

Использование мирного времени [ править ]

Загрузка лица, 2019

После окончания войны графитовый реактор стал первым в мире предприятием по производству радиоактивных изотопов для использования в мирное время. [1] [59] 2 августа 1946 года директор Окриджской национальной лаборатории Юджин Вигнер представил небольшой контейнер с углеродом-14 директору Barnard Free Skin and Cancer Hospital для медицинского использования в больнице в Сент-Луисе. Миссури . Последующие поставки радиоизотопов, в первую очередь йода-131 , фосфора-32 , углерода-14 и молибдена-99 / технеция-99m , предназначались для научных, медицинских, промышленных и сельскохозяйственных целей. [60]

Графитовый реактор X-10 был остановлен 4 ноября 1963 года после двадцати лет эксплуатации. [61] Он был объявлен Национальным историческим памятником 21 декабря 1965 года [1] [62] и добавлен в Национальный реестр исторических мест 15 октября 1966 года. [62] В 1969 году Американское общество металлов внесло его в список как вехой за его вклад в развитие науки о материалах и технологиях [47], а в 2008 году Американское химическое общество назвало его Национальным историческим памятником в области химии . [60]Комната управления и лицо реактора доступны для публики во время запланированных экскурсий, предлагаемых Американским музеем науки и энергетики . [63]

Подобные реакторы [ править ]

Brookhaven National Laboratory (BNL) Графит исследовательский реактор был первым ядерным реактором , который будет построен в Соединенных Штатах после Второй мировой войны. [64] 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) реактора. куб графита, заправленный природным ураном. [65] Его основной задачей были прикладные ядерные исследования в медицине, биологии, химии, физике и ядерной инженерии. [66] Одним из самых значительных открытий на этом предприятии стало освоение производства молибдена-99./ технеций-99m, который сегодня используется 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 [67].

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, так как 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. [68] Было рассмотрено использование воды в качестве хладагента, но были опасения по поводу возможности катастрофического ядерного расплавления на густонаселенных Британских островах в случае отказа системы охлаждения. [69]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 будут поставлять его для производства ядерного оружия, [70] так что, в конце концов, было выбрано воздушное охлаждение. [71] Строительство началось в сентябре 1947 года, и два реактора были введены в эксплуатацию в октябре 1950 года и июне 1951 года. [72] Оба были выведены из эксплуатации после катастрофического пожара в Виндскейле в октябре 1957 года. [73] Они должны были стать последним крупным плутонием с воздушным охлаждением. -производящие реакторы; В последующих конструкциях Magnox и AGR в Великобритании вместо этого использовался углекислый газ . [74]

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 . [75] Финансируемый за счет бельгийской пошлины на экспорт урана и построенный с помощью британских экспертов [76] исследовательский реактор мощностью 4 МВт впервые вышел из строя 11 мая 1956 года. [77] [78] Он используется для научные цели, такие как нейтронно-активационный анализ , эксперименты по нейтронной физике, калибровка ядерных измерительных устройств и производство кремния, легированного нейтронной трансмутацией . [79] [80]

Заметки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k Реттиг, Полли М. (8 декабря 1975 г.). Номинация в Национальном реестре исторических мест: реактор Х-10, графитовый реактор (pdf) . Служба национальных парков.и сопровождающие три фотографии, интерьер, без даты  (32 КБ)
  2. ^ Rhodes 1986 , стр. 251-254.
  3. ^ Rhodes 1986 , стр. 256-263.
  4. Перейти ↑ Jones 1985 , pp. 8–10.
  5. ^ Фонд атомного наследия. «Письмо Эйнштейна Франклину Д. Рузвельту» . Архивировано из оригинального 27 -го октября 2012 года . Проверено 26 мая 2007 года .
  6. ^ Фонд атомного наследия. "Па, это требует действий!" . Архивировано из оригинального 29 октября 2012 года . Проверено 26 мая 2007 года .
  7. Перейти ↑ Jones 1985 , pp. 14–15.
  8. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 36–38.
  9. ^ a b Hewlett & Anderson 1962 , стр. 46–49.
  10. ^ a b Андерсон 1975 , стр. 82.
  11. ^ Сальветти 2001 , стр. 192-193.
  12. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 50–51.
  13. ^ Джонс 1985 , стр. 91.
  14. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 54–55.
  15. Перейти ↑ Hewlett & Anderson 1962 , pp. 180–181.
  16. ^ Rhodes 1986 , стр. 399-400.
  17. ^ a b c d Джонс 1985 , стр. 46–47.
  18. ^ a b c Окриджская национальная лаборатория, 1963 , стр. 3–4.
  19. ^ Jones 1985 , стр. 67-72.
  20. ^ Джонс 1985 , стр. 69.
  21. Перейти ↑ Fine & Remington 1972 , pp. 134–135.
  22. ^ Jones 1985 , стр. 108-112.
  23. ^ Holl, Hewlett & Harris 1997 , стр. 20-21.
  24. ^ a b Hewlett & Anderson 1962 , стр. 190–193.
  25. ^ Комптон 1956 , стр. 172.
  26. ^ Holl, Hewlett & Harris 1997 , стр. 8.
  27. ^ Комптон 1956 , стр. 173.
  28. Перейти ↑ Oak Ridge National Laboratory, 1963 , pp. 3–4, 18.
  29. Перейти ↑ Jones 1985 , pp. 107, 192–193.
  30. Перейти ↑ Weinberg 1994 , pp. 22–24.
  31. ^ Jones 1985 , стр. 191-193.
  32. ^ Jones 1985 , стр. 204-205.
  33. ^ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 207.
  34. ^ а б в г Джонс 1985 , стр. 204–206.
  35. ^ Округа Манхэттен 1947 , стр. 2.4-2.6.
  36. ^ a b c Манхэттенский округ, 1947 , стр. S3.
  37. ^ a b Hewlett & Anderson 1962 , стр. 207–208.
  38. ↑ Манхэттенский округ, 1947 , стр. 2.7–2.8.
  39. ^ a b Hewlett & Anderson 1962 , стр. 209–210.
  40. Перейти ↑ Smyth 1945 , pp. 146–147.
  41. ^ Джонс 1985 , стр. 194.
  42. ^ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 185.
  43. ^ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 89.
  44. Перейти ↑ Gerber 1996 , p. 4-1.
  45. Перейти ↑ Gerber 1996 , p. 4-7.
  46. ↑ Манхэттенский округ, 1947 , стр. S2.
  47. ^ a b "История Подразделения Металлов и Керамики ORNL, 1946–1996" (PDF) . Национальная лаборатория Окриджа. ОРНЛ / М-6589. Архивировано из оригинального (PDF) 28 января 2015 года . Проверено 25 января 2015 года .
  48. ^ a b Манхэттенский округ 1947 , стр. S4.
  49. ↑ Манхэттенский округ, 1947 , стр. S5.
  50. ^ а б в Джонс 1985 , стр. 209.
  51. ^ Джонс 1985 , стр. 204.
  52. ^ Джонс 1985 , стр. 208.
  53. ^ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 211.
  54. ↑ Манхэттенский округ, 1947 , стр. S7.
  55. ^ a b "Графитовый реактор X-10" . Офис управления . Министерство энергетики США . Проверено 13 декабря 2015 года .
  56. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 306–307.
  57. ^ Hoddeson et al. 1993 , стр. 228.
  58. ^ Hoddeson et al. 1993 , с. 240–244.
  59. ^ Creager 2013 , стр. 68.
  60. ^ a b «Использование радиоизотопов в мирное время в Ок-Ридже, указанное как химический ориентир» . Американское химическое общество. 25 февраля 2008 . Проверено 12 декабря 2015 года .
  61. ^ Национальная лаборатория Ок-Ридж, 1963 , стр. 1.
  62. ^ a b «Реактор X-10, Национальная лаборатория Окриджа» . Национальная программа исторических памятников . Служба национальных парков. Архивировано из оригинала 9 мая 2015 года . Проверено 7 октября 2008 года .
  63. ^ "Общественные туры" . Национальная лаборатория Окриджа . Архивировано 22 декабря 2015 года . Проверено 12 декабря 2015 года .
  64. ↑ Манн, Мартин (1 апреля 1949 г.). «США зажигают новую атомную станцию ​​во имя мира» . Популярная наука . 154 (4). ISSN 0161-7370 . 
  65. ^ Cotsalas, Валерия (13 февраля 2000). «Старый реактор Брукхейвенской лаборатории, наконец, демонтируется» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 13 февраля 2016 года . 
  66. ^ "История реактора исследования графита Brookhaven" . Брукхейвенская национальная лаборатория. Архивировано из оригинального 14 марта 2013 года . Проверено 13 февраля 2016 года .
  67. ^ «Брукхейвенская лаборатория завершила вывод из эксплуатации графитового исследовательского реактора: активная зона реактора и связанные с ней конструкции успешно удалены; отходы отправлены за пределы площадки для утилизации» . Управление экологического менеджмента . Министерство энергетики США . 1 сентября 2012 . Проверено 13 февраля 2016 года .
  68. ^ Gowing & Arnold 1974 , стр. 277-278.
  69. Перейти ↑ Arnold 1992 , pp. 9–11.
  70. ^ Gowing & Arnold 1974 , стр. 285-286.
  71. ^ Гоуинг и Арнольд 1974 , стр. 404.
  72. Перейти ↑ Arnold 1992 , p. 15.
  73. Перейти ↑ Arnold 1992 , pp. 122–123.
  74. Перейти ↑ Hill 2013 , pp. 18–20.
  75. ^ "Бельгийский реактор 1 - BR1" . SCK • Научная платформа CEN . Бельгийский центр ядерных исследований . Проверено 12 февраля, 2016 .
  76. ^ Buch & Vandenlinden 1995 , стр. 120.
  77. ^ Helmreich, Джонатан E. (1990). «Переговоры по бельгийскому налогу на экспорт урана 1951 года» (PDF) . Revue Belge de Philologie et d'Histoire . 68 (2): 320–351. DOI : 10,3406 / rbph.1990.3713 .
  78. ^ Helmreich, Джонатан E. (1996). «Внешняя политика США и Бельгийское Конго в 1950-е годы». Историк . 58 (2): 315–328. DOI : 10.1111 / j.1540-6563.1996.tb00951.x . ISSN 1540-6563 . 
  79. ^ "BR1 - бельгийский реактор 1" . SCK • CEN . Бельгийский центр ядерных исследований. Архивировано из оригинала на 4 июля 2013 года . Проверено 8 октября 2008 года .
  80. ^ «2006 → 50-летие BR1» (PDF) (на французском языке). Бельгийский центр ядерных исследований. 2006. Архивировано из оригинального (PDF) 16 августа 2006 года . Проверено 17 декабря 2015 года .

Ссылки [ править ]

  • Арнольд, Лорна (1992). Виндскейл 1957: Анатомия ядерной аварии . Макмиллан. ISBN 978-0-333-65036-3.
  • Андерсон, Герберт Л. (1975). «Помогая Ферми». В Уилсон, Джейн (ред.). Все в наше время: воспоминания двенадцати пионеров атомной энергетики . Чикаго: Бюллетень ученых-атомщиков. С. 66–104. OCLC  1982052 .
  • Бух, Пьер; Ванденлинден, Жак (1995). L'uranium, la Belgique et les puissances: marché de dupes, ou, chef d'œuvreiplomatique? (На французском). De Boeck Supérieur. п. 120. ISBN 978-2-8041-1993-5.
  • Комптон, Артур (1956). Атомный квест . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. OCLC  173307 .
  • Creager, Анджела NH (2013). Атомная жизнь: история радиоизотопов в науке и медицине . Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-01794-5.
  • Хорошо, Ленор; Ремингтон, Джесси А. (1972). Инженерный корпус: строительство в США (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Центр военной истории армии США. OCLC  834187 . Проверено 25 августа 2013 года .
  • Гербер, Микеле (июнь 1996). История производства плутония на объекте в Хэнфорде: история процессов и установок (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Министерство энергетики США . OCLC  68435718 . HC-MR-0521 . Проверено 17 апреля 2017 года .
  • Гоуинг, Маргарет ; Арнольд, Лорна (1974). Независимость и сдерживание: Великобритания и атомная энергия, 1945–52, Том II: Выполнение политики . Лондон: Макмиллан.
  • Хьюлетт, Ричард Г .; Андерсон, Оскар Э. (1962). Новый мир, 1939–1946 (PDF) . Юниверсити-Парк, Пенсильвания: Издательство Пенсильванского государственного университета. ISBN 978-0-520-07186-5. OCLC  637004643 . Проверено 26 марта 2013 года .
  • Хилл, CN (2013). Атомная империя: техническая история взлета и падения британской программы по атомной энергии . Лондон: Imperial College Press. ISBN 978-1-908977-41-0. OCLC  857066061 .
  • Ходдесон, Лилиан ; Хенриксен, Пол В .; Мид, Роджер А .; Вестфол, Кэтрин Л. (1993). Критическая сборка: техническая история Лос-Аламоса в годы Оппенгеймера, 1943–1945 . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-44132-2. OCLC  26764320 .
  • Холл, Джек М .; Хьюлетт, Ричард Г .; Харрис, Рут Р. (1997). Аргоннская национальная лаборатория, 1946–96 . Урбана, Иллинойс: Университет Иллинойса Press. ISBN 978-0-252-02341-5.
  • Джонс, Винсент (1985). Манхэттен: Армия и атомная бомба (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Центр военной истории армии США. OCLC  10913875 . Проверено 25 августа 2013 года .
  • Манхэттенский округ (1947). История Манхэттенского округа, Книга IV, Том 2 - Свайный проект X-10 - Лаборатории Клинтона (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: округ Манхэттен.
  • Национальная лаборатория Окриджа (1963). Графитовый реактор ОНРЛ (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 11 февраля 2017 года . Проверено 13 декабря 2015 года .
  • Родс, Ричард (1986). Создание атомной бомбы . Лондон: Саймон и Шустер. ISBN 978-0-671-44133-3.
  • Сальветти, Карло (2001). «Рождение ядерной энергии: груда Ферми». В Bernardini, C .; Бонолис, Луиза (ред.). Энрико Ферми: его работа и наследие . Болонья: Итальянское общество физики: Springer. С.  177–203 . ISBN 978-88-7438-015-2. OCLC  56686431 .
  • Смит, Генри ДеВольф (1945). Атомная энергия для военных целей; Официальный отчет о разработке атомной бомбы под эгидой правительства США, 1940–1945 гг . Принстон: Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-8047-1722-9.
  • Вайнберг, Элвин (1994). Первая ядерная эра: жизнь и времена технологического фиксатора . Нью-Йорк: AIP Press. ISBN 978-1-56396-358-2.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Snell, Arthur H .; Вайнберг, Элвин М. (1964). "История и достижения Окриджского графитового реактора". Физика сегодня . 17 (8): 32. Полномочный код : 1964PhT .... 17h..32S . DOI : 10.1063 / 1.3051739 . ISSN  0031-9228 .

Внешние ссылки [ править ]

  • "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 .