Графитовый реактор X-10 - X-10 Graphite Reactor

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; -84.31750Координаты: 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]
Построен1943
Ссылка NRHPНет.66000720
Знаменательные даты
Добавлено в NRHP15 октября 1966 г.
Назначенный НХЛ21 декабря 1965 г.
Графитовый реактор X-10
Концепция реактораИсследовательский реактор (уран / графит)
Разработан и построенМеталлургическая 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 контроляСтержни управления
Главный модераторЯдерный графит (кирпичи)
Теплоноситель первого контураВоздуха
Использование реактора
Основное использованиеИсследование
ЗамечанияВторой в мире искусственный ядерный реактор.

В Графитовый реактор X-10 это списанный ядерный реактор в Национальная лаборатория Окриджа в Ок-Ридж, Теннесси. Ранее известный как Клинтон Пайл и X-10 Куча, это был второй в мире искусственный ядерный реактор (после Энрико Ферми с Чикаго Пайл-1 ), а первая разработана и построена для непрерывной работы. Он был построен во время Вторая Мировая Война как часть Манхэттенский проект.

В то время как Chicago Pile-1 продемонстрировала осуществимость ядерных реакторов, цель Манхэттенского проекта - произвести достаточно плутоний за атомные бомбы потребовались реакторы в тысячу раз мощнее, а также оборудование для химического отделения плутония, выращенного в реакторах, от уран и продукты деления. Промежуточный шаг посчитали разумным. Следующим шагом для плутониевого проекта под кодовым названием X-10 было строительство полуработы где можно было бы разработать методы и процедуры и провести обучение. Центральным элементом этого был Графитовый реактор X-10. Был с воздушным охлаждением, использовался ядерный графит как замедлитель нейтронов, и чистый природный уран в металлической форме для топлива.

DuPont начато строительство плутониевого полузавода на Clinton Engineer Works в Ок-Ридже 2 февраля 1943 года. Реактор стал критическим 4 ноября 1943 года и произвел свой первый плутоний в начале 1944 года. Лос-Аламосская лаборатория с первым значительным количеством плутония и первым продуктом, полученным 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 перешли на Хэнфордский сайт. 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 и получил статус Национальный исторический памятник в 1965 г.

Происхождение

Открытие ядерное деление немецкими химиками Отто Хан и Фриц Штрассманн в 1938 г.,[2] с последующим его теоретическим объяснением (и именованием) Лиз Мейтнер и Отто Фриш,[3] открыла возможность контролируемого ядерная цепная реакция с уран. В Колумбийский университет, Энрико Ферми и Лео Сцилард начал изучать, как это можно сделать.[4] Сциллард подготовил конфиденциальное письмо к Президент США, Франклин Д. Рузвельт, объясняя возможность атомные бомбы, и предупреждение об опасности Немецкий проект ядерного оружия. Он убедил своего старого друга и сотрудника Альберт Эйнштейн подписать его, придав этому предложению известность.[5] Это привело к поддержке правительством США исследований ядерного деления,[6] который стал Манхэттенский проект.[7]

В апреле 1941 г. Национальный комитет оборонных исследований (NDRC) спросил Артур Комптон, а Лауреат Нобелевской премии профессор физики в Чикагский университет, чтобы отчитаться по урановой программе. Его доклад, представленный в мае 1941 г., предвидел перспективы развития радиологическое оружие, ядерная двигательная установка для кораблей и ядерное оружие с помощью уран-235 или недавно обнаруженный плутоний.[8] В октябре он написал еще один отчет о практичности атомной бомбы.[9] Нильс Бор и Джон Уиллер предположили, что тяжелые изотопы даже с атомные номера и нечетное количество нейтронов были делящийся. Если да, то плутоний-239 скорее всего будет.[10]

Эмилио Сегре и Гленн Сиборг на Калифорнийский университет произвел 28 мкг плутония в 60-дюймовом циклотрон в мае 1941 г. и обнаружил, что в 1,7 раза больше тепловой нейтрон захватывать поперечное 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 Юджин Вигнер из Университет Принстона как плутоний может быть произведен в ядерный реактор, и с Роберт Сербер как плутоний, произведенный в реакторе, можно отделить от урана.[9]

В окончательном проекте отчета Комптона за ноябрь 1941 г. использование плутония не упоминалось, но после обсуждения последних исследований с Эрнест Лоуренс Комптон убедился, что плутониевая бомба также возможна. В декабре Комптон был назначен ответственным за плутониевый проект,[12] под кодовым названием X-10.[13] Его целями были создание 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 использовать 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 он сосредоточил работу на Металлургическая лаборатория в Чикагском университете.[16]

Выбор сайта

К июню 1942 года Манхэттенский проект достиг той стадии, когда можно было рассматривать строительство производственных мощностей. 25 июня 1942 г. Управление научных исследований и разработок (OSRD) Исполнительный комитет S-1 обсудили, где они должны быть расположены.[17] Переход непосредственно к установке по производству мегаватт выглядел большим шагом, учитывая, что многие производственные процессы нелегко масштабировать от лаборатории до размера производства. Промежуточный этап строительства опытной установки был сочтен разумным.[18] Для пилотной установки по разделению плутония планировалось место рядом с Металлургической лабораторией, где проводились исследования, но из соображений безопасности было нежелательно размещать объекты в густонаселенной местности, например Чикаго.[17]

Комптон выбрал сайт в Аргоннский лес, часть Лесной заповедник округа Кук, примерно в 20 милях (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 Округ Кук для пилотных объектов, а участок площадью 83 000 акров (34 000 га) для производственных помещений был выбран на Ок-Ридж, 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 пилотные установки по плутонию (a полуработы ) будет построен на Clinton Engineer Works в Теннесси.[19]

Этот сайт был выбран по нескольким критериям. Пилотониевые пилотные установки должны были находиться на расстоянии от 2 до 4 миль (3,2-6,4 км) от границы площадки и любой другой установки в случае радиоактивного продукты деления сбежал. Хотя соображения безопасности и безопасности предполагали наличие удаленного объекта, он все же должен был находиться рядом с источниками рабочей силы и быть доступным для автомобильного и железнодорожного транспорта. Был 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. В субстрат должен быть достаточно прочным, чтобы обеспечить хороший фундамент, но не настолько каменистым, чтобы препятствовать земляным работам. Потребовалось большое количество электроэнергии (доступной из Власть долины Теннесси ) и охлаждающей воды.[17][20] Наконец, Военное ведомство политика постановила, что, как правило, хранилища боеприпасов не должны располагаться к западу от Сьерра или же Каскадные диапазоны, к востоку от Аппалачи или в пределах 200 миль (320 км) от границ Канады или Мексики.[21]

В декабре было решено, что заводы по производству плутония все-таки будут строиться не в Ок-Ридже, а в еще более удаленных местах. Хэнфорд сайт в Штата Вашингтон. Комптон и сотрудники Металлургической лаборатории вновь подняли вопрос о строительстве плутониевого полузавода в Аргонне, но инженеры и руководство компании 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 места имело недостатки, так как они боялись, что это позволит исследовательскому персоналу из Металлургической лаборатории чрезмерно 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 главный бригадир Лесли Р. Гровс младший, директор Манхэттенского проекта, согласился, что полузаводские работы будут построены на заводе Clinton Engineer Works.[24]

И Комптон, и Гроувс предложили DuPont управлять полузаводом. Уильямс возражает против того, чтобы полузавод находился в ведении Металлургической лаборатории. 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, следовательно, университет будет управлять промышленным предприятием в 500 милях (800 км) от его главного кампуса. Джеймс Б. Конант сказал ему, что Гарвардский университет "не трогал бы его десятифутовым шестом",[25] но вице-президент Чикагского университета Эмери Т. Филби придерживался другой точки зрения и посоветовал Комптону согласиться.[26] Когда президент университета Роберт Хатчинс Вернувшись, он поприветствовал Комптона словами: «Я вижу, Артур, что, пока меня не было, ты вдвое увеличил размер моего университета».[27]

Дизайн

Схема реактора
Строительная площадка, где лежат материалы
В разработке

Основными проектными решениями при строительстве реактора являются выбор топлива, теплоносителя и замедлитель нейтронов. Выбор топлива был прост; был доступен только природный уран. Решение о том, что реактор будет использовать графит как замедлитель нейтронов вызвал мало споров. Хотя с тяжелая вода в качестве замедлителя количество нейтронов, произведенных 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 должны были быть покрыты алюминием, поэтому рабочая температура реактора не могла превышать 200 ° C (392 ° F).[18] Физики-теоретики из группы Вигнера в Металлургической лаборатории разработали несколько конструкций. В ноябре 1942 года инженеры DuPont выбрали гелий газ 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 использования жидких висмут; но главным противником был Вигнер, решительно выступавший за конструкцию реактора с водяным охлаждением. Он понял, что, поскольку вода поглощала нейтроны, k будет уменьшено примерно на 3 процента, но он был достаточно уверен 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]

Ферми Чикаго Пайл-1 реактор, построенный под западными смотровыми площадками оригинального Стагг Филд в Чикагском университете 2 декабря 1942 г. "стал критическим". Этот реактор с графитовым замедлителем генерировал только до 200 Вт, но он продемонстрировал, что k оказался 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.[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 вовремя найдутся проблемы, чтобы разобраться с ними на производственных предприятиях. Полуработы также будут использоваться для обучения и разработки процедур.[18]

Строительство

Хотя проектирование реактора еще не было завершено, 2 февраля 1943 г. компания DuPont начала строительство плутониевого завода.[33] на изолированном участке площадью 112 акров (45,3 га) в долине Вефиля, примерно в 10 милях (16 км) к юго-западу от Ок-Риджа, официально известном как территория X-10. На объекте 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]

Строительная площадка. Установлен дымоход, возведены строительные леса.
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 работниками повысили их моральный дух и снизили текучесть кадров. Наконец, выпал необычно сильный дождь, в июле 1943 года выпало 240 мм (9,3 дюйма), 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 Национальный углерод. Строительные бригады приступили к их укладке в сентябре 1943 года. Литой уран. заготовки происходит из гидридов металлов, Mallinckrodt и другие поставщики. Из них прессовали цилиндрические заготовки, а затем консервировали.[39] Топливные пробки были герметизированы для защиты металлического урана от коррозия это могло бы произойти, если бы он вступил в контакт с водой, и чтобы предотвратить выброс 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 Консервирование началось 14 июня 1943 года. General Electric Металлургическая лаборатория разработала новую технологию сварки для герметичного закрытия банок, и в октябре 1943 года оборудование для этого было установлено на производственной линии Alcoa.[39]

Строительство пилотной сепарационной установки началось до того, как был выбран химический процесс отделения плутония от урана. Только в мае 1943 года менеджеры DuPont решили использовать фосфат висмута предпочтительнее, чем с использованием фторида лантана.[41] Процесс фосфата висмута был разработан Стэнли Г. Томпсон на Калифорнийский университет.[42] Плутоний имел две степени окисления; а четырехвалентный (+4) состояние, и шестивалентный (+6) состояние, с разными химическими свойствами.[43] Фосфат висмута (БиПО
4) был похож по своей кристаллической структуре на фосфат 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, изменив 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, производимой продукты 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

Двое рабочих в спецодежде вставили стержень в отверстие на торце реактора.
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 длиной 24 фута (7,3 м) с каждой стороны. ядерный графит кубов, весом около 1500 коротких тонн (1400 т), которые выступали в качестве модератора. Они были окружены 7-футовым (2,1 м) бетоном высокой плотности в качестве радиационной защиты.[34] В целом реактор имел ширину 38 футов (12 м), глубину 47 футов (14 м) и высоту 32 фута (9,8 м).[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]

Используемый реактор кадмий плакированная сталь стержни управления. 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 Катись система. Они были подвешены на стальных тросах, намотанных на барабан, и удерживались на месте электромагнитным схватить. В случае потери питания они упадут в реактор, остановив его. Остальные четыре стержня были сделаны из бор стали и горизонтально проник в реактор с северной стороны. Два из них, известные как «прокладочные» штанги, имели гидравлическое управление. Заполненный песком гидроаккумуляторы может использоваться в случае сбоя питания. Два других стержня приводились в движение электродвигателями.[1]

Система охлаждения состояла из трех электрических вентиляторов, работающих со скоростью 55000 кубических футов в минуту (1600 м3).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] Управление реактором осуществлялось из диспетчерской в ​​юго-восточном углу второго этажа.[1]

В сентябре 1942 года Комптон спросил физика: Мартин Д. Уитакер, чтобы сформировать каркас оперативного персонала для Х-10.[50] Уитакер стал инаугурационным директором Лабораторий Клинтона,[37] как полуработа стала официально известна в апреле 1943 года.[51] 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 армейских Отряд инженеров специального назначения. К марту 1944 года на Х-10 работало около 1500 человек.[52]

Большое четырехэтажное здание. На заднем плане дымоход. Впереди столбы и линии электропередач.
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 остановками для перегрузки топлива. Во время запуска были полностью удалены предохранительные стержни и одна прокладка. Другой стержень регулировочной прокладки был вставлен в заданное положение. Когда желаемый уровень мощности был достигнут, реактор регулировался 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 пули использован чистый металл. природный уран в герметичных алюминиевых банках длиной 4,1 дюйма (100 мм) 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 в последующий период эксплуатации работал с 54 короткими тоннами (49 т). Для нагружения канала заглушка из 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 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 доставлены в здание химического разделения.[55]

Панель управления с множеством переключателей и измерителей
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] Эффект от нейтронный яд ксенон-135, один из многих продукты деления произведенный из уранового топлива, не был обнаружен на начальных этапах эксплуатации графитового реактора Х-10. Ксенон-135 впоследствии вызвал проблемы с запуском Hanford Реактор B это почти остановило плутониевый проект.[56]

Полуфабрикат Х-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 поставил Лос-Аламосская лаборатория с первыми значительными образцами плутония. Исследования этих Эмилио Дж. Сегре и его группа P-5 в Лос-Аламосе обнаружили, что он содержит примеси в виде изотоп плутоний-240, который имеет гораздо более высокий спонтанное деление по скорости, чем плутоний-239. Это означало, что весьма вероятно, что плутоний ядерное оружие пушечного типа бы предвкушать и разорвется на части во время начального образования критической массы.[57] Таким образом, Лос-Аламосская лаборатория была вынуждена направить свои усилия на создание ядерное оружие имплозивного типа - гораздо более трудный подвиг.[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 перешли на Хэнфордский сайт.[55]

Мирное время использования

Два рабочих на передвижной платформе, подобной той, что используют мойщики окон, перед стеной с множеством отверстий и множеством проводов, проходящих через нее. Табличка гласит: «Загрузочная поверхность графитового реактора».
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 г. Национальная лаборатория Окриджа Режиссер Юджин Вигнер представил небольшой контейнер углерод-14 директору Barnard Free Skin and Cancer Hospital, для медицинского использования в больнице в Сент-Луис, штат Миссури. Последующие поставки радиоизотопов, в первую очередь йод-131, фосфор-32, углерод-14 и молибден-99 /технеций-99m, были 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 обозначен Национальный исторический памятник 21 декабря 1965 г.,[1][62] и добавил в Национальный реестр исторических мест 15 октября 1966 г.[62] В 1969 г. Американское общество металлов перечислил его как знаковый за его вклад в продвижение материаловедение и технологии,[47] а в 2008 году он был обозначен как Национальная историческая химическая достопримечательность посредством Американское химическое общество.[60] БЩУ и лицо реактора доступны для общественности во время запланированных экскурсий, предлагаемых через Американский музей науки и энергетики.[63]

Подобные реакторы

В Брукхейвенская национальная лаборатория (BNL) Графитовый исследовательский реактор был первым ядерным реактором, построенным в Соединенных Штатах после Второй мировой войны.[64] Во главе с Лайл Бенджамин Борст 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, питаемого 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 молибден-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 г. Windscale. Природный уран использовался, поскольку обогащенный уран был недоступен, и точно так же графит был выбран в качестве замедлителя нейтронов, поскольку бериллия был токсичным и трудным в производстве, а тяжелая вода была недоступна.[68] Рассматривалось использование воды в качестве охлаждающей жидкости, но высказывались опасения по поводу возможности катастрофического ядерный расплав 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 1946 г. Закон Макмэна, Соединенные Штаты не будут поставлять его для производства ядерного оружия,[70] Итак, в итоге 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 Уиндскейл огонь в октябре 1957 г.[73] Они будут последними крупными реакторами для производства плутония с воздушным охлаждением; продолжение в Великобритании Магнокс и AGR используемые конструкции углекислый газ вместо.[74]

По состоянию на 2016 год, еще один реактор аналогичной конструкции графитового реактора X-10 все еще находится в эксплуатации, бельгийский реактор BR-1 SCK • CEN, находится в Мол, 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 в научных целях, например нейтронно-активационный анализ, нейтронно-физические эксперименты, калибровка ядерных измерительных приборов и производство кремний, легированный нейтронной трансмутацией.[79][80]

Примечания

  1. ^ а б c d е ж грамм час я 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 Сопроводительные три фотографии, интерьер, без даты  (32 КБ)
  2. ^ Родос 1986 С. 251–254.
  3. ^ Родос 1986 С. 256–263.
  4. ^ Джонс 1985 С. 8–10.
  5. ^ Фонд атомного наследия. "Письмо Эйнштейна Франклину Д. Рузвельту". Архивировано из оригинал 27 октября 2012 г.. Получено 26 мая, 2007.
  6. ^ Фонд атомного наследия. «Па, это требует действий!». Архивировано из оригинал 29 октября 2012 г.. Получено 26 мая, 2007.
  7. ^ Джонс 1985 С. 14–15.
  8. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 36–38.
  9. ^ а б Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 46–49.
  10. ^ а б Андерсон 1975, п. 82.
  11. ^ Сальветти 2001 С. 192–193.
  12. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 50–51.
  13. ^ Джонс 1985, п. 91.
  14. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 54–55.
  15. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 180–181.
  16. ^ Родос 1986 С. 399–400.
  17. ^ а б c d Джонс 1985 С. 46–47.
  18. ^ а б c Национальная лаборатория Ок-Ридж, 1963 г., стр. 3–4.
  19. ^ Джонс 1985 С. 67–72.
  20. ^ Джонс 1985, п. 69.
  21. ^ Fine & Remington 1972 год С. 134–135.
  22. ^ Джонс 1985 С. 108–112.
  23. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997 С. 20–21.
  24. ^ а б Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 190–193.
  25. ^ Комптон 1956, п. 172.
  26. ^ Холл, Хьюлетт и Харрис 1997, п. 8.
  27. ^ Комптон 1956, п. 173.
  28. ^ Национальная лаборатория Ок-Ридж, 1963 г., стр. 3–4, 18.
  29. ^ Джонс 1985 С. 107, 192–193.
  30. ^ Вайнберг 1994 С. 22–24.
  31. ^ Джонс 1985 С. 191–193.
  32. ^ Джонс 1985 С. 204–205.
  33. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 207.
  34. ^ а б c d Джонс 1985 С. 204–206.
  35. ^ Манхэттенский округ 1947, стр. 2.4–2.6.
  36. ^ а б c Манхэттенский округ 1947, п. S3.
  37. ^ а б Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 207–208.
  38. ^ Манхэттенский округ 1947, стр. 2.7–2.8.
  39. ^ а б Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 209–210.
  40. ^ Смит 1945 С. 146–147.
  41. ^ Джонс 1985, п. 194.
  42. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 185.
  43. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 89.
  44. ^ Гербер 1996, п. 4-1.
  45. ^ Гербер 1996, п. 4-7.
  46. ^ Манхэттенский округ 1947, п. S2.
  47. ^ а б "История подразделения металлов и керамики ОРНЛ, 1946–1996 гг." (PDF). Национальная лаборатория Ок-Ридж. ОРНЛ / М-6589. Архивировано из оригинал (PDF) 28 января 2015 г.. Получено 25 января, 2015.
  48. ^ а б Манхэттенский округ 1947, п. S4.
  49. ^ Манхэттенский округ 1947, п. S5.
  50. ^ а б c Джонс 1985, п. 209.
  51. ^ Джонс 1985, п. 204.
  52. ^ Джонс 1985, п. 208.
  53. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 211.
  54. ^ Манхэттенский округ 1947, п. S7.
  55. ^ а б «Графитовый реактор Х-10». Офис Управления. Министерство энергетики США. Получено 13 декабря, 2015.
  56. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 306–307.
  57. ^ Hoddeson et al. 1993 г., п. 228.
  58. ^ Hoddeson et al. 1993 г. С. 240–244.
  59. ^ Creager 2013, п. 68.
  60. ^ а б «Использование радиоизотопов в мирное время в Ок-Ридже названо химической достопримечательностью». Американское химическое общество. 25 февраля 2008 г.. Получено 12 декабря, 2015.
  61. ^ Национальная лаборатория Ок-Ридж, 1963 г., п. 1.
  62. ^ а б "Реактор X-10, Национальная лаборатория Ок-Ридж". Программа национальных исторических достопримечательностей. Служба национальных парков. Архивировано из оригинал 9 мая 2015 г.. Получено 7 октября, 2008.
  63. ^ «Общественные туры». Национальная лаборатория Окриджа. В архиве с оригинала 22 декабря 2015 г.. Получено 12 декабря, 2015.
  64. ^ Манн, Мартин (1 апреля 1949 г.). "США зажигают новую атомную электростанцию ​​во имя мира". Популярная наука. 154 (4). ISSN  0161-7370.
  65. ^ Котсалас, Валери (13 февраля 2000 г.). "Старый реактор Брукхейвенской лаборатории наконец-то разбирается". Нью-Йорк Таймс. ISSN  0362-4331. Получено 13 февраля, 2016.
  66. ^ "История исследовательского графитового реактора Брукхейвен". Брукхейвенская национальная лаборатория. Архивировано из оригинал 14 марта 2013 г.. Получено 13 февраля, 2016.
  67. ^ «Brookhaven Lab 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 г.. Получено 13 февраля, 2016.
  68. ^ Гоуинг и Арнольд 1974 С. 277–278.
  69. ^ Арнольд 1992, стр. 9–11.
  70. ^ Гоуинг и Арнольд 1974 С. 285–286.
  71. ^ Гоуинг и Арнольд 1974, п. 404.
  72. ^ Арнольд 1992, п. 15.
  73. ^ Арнольд 1992 С. 122–123.
  74. ^ Холм 2013 С. 18–20.
  75. ^ «Бельгийский реактор 1 - БР1». SCK • Научная платформа CEN. Бельгийский центр ядерных исследований. Получено 12 февраля, 2016.
  76. ^ Бух и Ванденлинден 1995, п. 120.
  77. ^ Хельмрайх, Джонатан Э. (1990). «Переговоры по бельгийскому налогу на экспорт урана 1951 года» (PDF). Revue Belge de Philologie et d'Histoire. 68 (2): 320–351. Дои:10.3406 / руб / час.1990.3713.
  78. ^ Хельмрайх, Джонатан Э. (1996). «Внешняя политика США и Бельгийское Конго в 1950-е годы». Историк. 58 (2): 315–328. Дои:10.1111 / j.1540-6563.1996.tb00951.x. ISSN  1540-6563.
  79. ^ «BR1 - бельгийский реактор 1». SCK • CEN. Бельгийский центр ядерных исследований. Архивировано из оригинал 4 июля 2013 г.. Получено 8 октября, 2008.
  80. ^ «2006 → 50 лет БР1» (PDF) (На французском). Бельгийский центр ядерных исследований. 2006. Архивировано с оригинал (PDF) 16 августа 2006 г.. Получено 17 декабря, 2015.

Рекомендации

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Министерство энергетики США документ: «Графитовый реактор Х-10». Получено 13 декабря, 2015.