Графитовый реактор X -10 — выведенный из эксплуатации ядерный реактор в Национальной лаборатории Ок-Ридж в Ок-Ридже, штат Теннесси . Ранее известный как реактор Клинтона и блок Х-10 , это был второй в мире искусственный ядерный реактор (после Чикагского реактора Энрико Ферми -1 ) и первый, спроектированный и построенный для непрерывной работы. Он был построен во время Второй мировой войны в рамках Манхэттенского проекта .
В то время как Чикаго-Пайл-1 продемонстрировал возможность создания ядерных реакторов, цель Манхэттенского проекта по производству достаточного количества плутония для атомных бомб требовала реакторов в тысячу раз мощнее, а также установок для химического отделения плутония, образующегося в реакторах, от урана и продуктов деления . Промежуточный шаг был сочтен разумным. Следующим шагом плутониевого проекта под кодовым названием X-10 стало строительство полуфабрики, где можно было бы разрабатывать методы и процедуры и проводить обучение. Центральным элементом всего этого был графитовый реактор Х-10. Он имел воздушное охлаждение, в качестве замедлителя нейтронов использовался ядерный графит , а в качестве топлива — чистый природный уран в металлической форме.
2 февраля 1943 года компания DuPont приступила к строительству полуфабриката по производству плутония на инженерном заводе Клинтона в Ок-Ридже. 4 ноября 1943 года реактор вышел из строя , а в начале 1944 года он произвел первый плутоний . 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, техникам, операторам реакторов и специалистам по безопасности, которые затем переехали на площадку в Хэнфорде . Х-10 работал как завод по производству плутония до января 1945 года, когда он был переведен на исследовательскую деятельность и производство радиоактивных изотопов для научных, медицинских, промышленных и сельскохозяйственных целей. Он был закрыт в 1963 году и в 1965 году был признан национальным историческим памятником .
Открытие ядерного деления немецкими химиками Отто Ханом и Фрицем Штрассманом в 1938 году [2] с последующим его теоретическим объяснением (и названием) Лизой Мейтнер и Отто Фришем [3] открыло возможность контролируемой цепной ядерной реакции с ураном . . В Колумбийском университете Энрико Ферми и Лео Сцилард начали исследовать, как это можно сделать. [4] Сцилард подготовил конфиденциальное письмо президенту Соединенных Штатов Франклину Д. Рузвельту , объясняя возможность создания атомных бомб и предупреждая об опасности немецкого проекта ядерного оружия . Он убедил своего старого друга и соратника Альберта Эйнштейна подписать его, тем самым 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 , профессора физики Чикагского университета , лауреата Нобелевской премии , предоставить отчет об урановой программе. Его доклад, представленный в мае 1941 года, предвидел перспективы разработки радиологического оружия , ядерных силовых установок 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 Уилер выдвинули теорию, что тяжелые изотопы с четными атомными номерами и нечетным числом нейтронов делятся . Если так, то, скорее всего, это был плутоний-239 . [10]
Эмилио Сегре и Гленн Сиборг из Калифорнийского университета произвели 28 мкг плутония на 60-дюймовом циклотроне в мае 1941 года и обнаружили, что его сечение захвата тепловых нейтронов в 1,7 раза больше , чем у урана-235. В то время плутоний-239 производился в незначительных количествах с использованием циклотронов, но производить таким образом большие количества было невозможно. [11] Комптон обсудил с Юджином Вигнером из Принстонского университета , как можно производить плутоний в ядерном реакторе , и с Робертом Сербером, как можно отделить плутоний, произведенный в реакторе, от урана. [9]
В окончательном проекте отчета Комптона за ноябрь 1941 года не упоминалось использование 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] под кодовым названием X-10. [13] Его целями было создание реакторов для преобразования урана в плутоний, поиск способов химического отделения плутония от урана, а также разработка и создание атомной бомбы. [10] [14] Комптону пришлось решать, какой из различных типов реакторов следует использовать ученым, даже несмотря на то, что успешный реактор еще не был построен. [15] Он чувствовал, что наличие команд в Колумбийском, Принстонском, Чикагском и Калифорнийском университетах приводит к слишком большому дублированию и недостаточному сотрудничеству, и сосредоточил работу в Металлургической лаборатории Чикагского университета. [16]
К июню 1942 года Манхэттенский проект достиг той стадии, когда можно было рассматривать строительство производственных мощностей. 25 июня 1942 года исполнительный комитет С-1 Управления научных исследований и разработок (ОСНР) обсудил, где их следует расположить. [17] Переход непосредственно к заводу по производству мегаваттной мощности выглядел большим шагом, учитывая, что многие промышленные процессы нелегко масштабировать из лаборатории в масштаб производства. Промежуточный этап строительства пилотной установки был сочтен разумным. [18] Для пилотной установки по выделению плутония требовалось место рядом с Металлургической лабораторией, где проводились исследования, но по соображениям безопасности 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 20 милях (32 км) к юго-западу от Чикаго. Полномасштабные производственные мощности будут размещены вместе с другими объектами Манхэттенского проекта в еще более отдаленном месте в Теннесси. [17] Около 1000 акров (400 га) земли было арендовано у округа Кук для пилотных объектов, а участок площадью 83 000 акров (34 000 га) для производственных объектов был выбран в Ок-Ридже, штат Теннесси . На заседании Исполнительного комитета S-1 13 и 14 сентября стало очевидно, что пилотные установки будут слишком обширными для Аргоннской площадки, поэтому вместо этого в Аргонне будет построен исследовательский реактор, а плутониевые пилотные установки (полуфабрикат) ) будет построен на инженерном заводе Клинтона в Теннесси. [19]
Этот сайт был выбран по нескольким критериям. Пилотные установки по производству плутония должны были находиться на расстоянии от двух до четырех миль (от 3,2 до 6,4 км) от границы площадки и любой другой установки на случай выхода радиоактивных продуктов деления . Хотя соображения безопасности и безопасности предполагали наличие удаленного объекта, он все равно должен был находиться рядом с источниками рабочей силы и быть доступен автомобильным и железнодорожным транспортом. Желателен был мягкий климат, позволяющий вести строительство круглый год. Местность, разделенная хребтами, уменьшила бы воздействие случайных взрывов, но они не могли быть настолько крутыми, чтобы усложнять строительство. Субстрат должен был быть достаточно прочным, чтобы обеспечить хорошее основание, но не настолько каменистым , чтобы препятствовать раскопкам. Ему требовалось большое количество электроэнергии (ее можно было получить от администрации долины Теннесси ) и охлаждающей воды. [17] [20] Наконец, политика военного министерства гласила, что, как правило, объекты по производству боеприпасов не должны располагаться к западу от Сьерры или Каскадных хребтов , к востоку от Аппалачей или в пределах 200 миль (320 км) от канадских гор. или мексиканские границы. [21]
В декабре было решено, что мощности по производству плутония все-таки будут построены не в Ок-Ридже, а на еще более отдаленной площадке в Хэнфорде 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, руководитель 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 научному персоналу Металлургической лаборатории неоправданно вмешиваться в проектирование и строительство, что они считали свою прерогативу. [22] По их мнению, лучшим местом было бы удаленное производство в Хэнфорде. В конце концов был достигнут компромисс. [23] 12 января 1943 года Комптон, Уильямс и бригадный генерал Лесли Р. Гроувз-младший , директор Манхэттенского проекта, договорились, что полуфабрики будут построены на инженерном заводе Клинтона. [24]
И Комптон, и Гроувс предложили, чтобы DuPont управляла полузаводами. Уильямс выступил против предложения, чтобы полузаводом управляла Металлургическая лаборатория. Он рассудил, что в первую очередь это будет исследовательский и образовательный центр, и что этот опыт можно найти в Металлургической лаборатории. Комптон был потрясен; [24] Металлургическая лаборатория была частью Чикагского университета, и поэтому университет будет управлять промышленным объектом в 500 милях (800 км) от своего главного кампуса. Джеймс Б. Конант сказал ему, что Гарвардский университет «не стал бы прикасаться к нему десятифутовым шестом» [25] , но вице-президент Чикагского университета Эмери Т. Филби придерживался иной точки зрения и поручил Комптону согласиться. [26] Когда президент университета Роберт Хатчинс вернулся, он поприветствовал Комптона словами: «Я вижу, Артур, что, пока меня не было, вы увеличили размер моего университета вдвое». [27]
.jpg/1280px-Nuclear_Reactor_Uranium_Pile_(30502443888).jpg){kind=spacer}
.jpg/1280px-HD.30.623_(10445719914).jpg)
Принципиальными проектными решениями при строительстве реактора являются выбор топлива, теплоносителя и замедлителя нейтронов . Выбор топлива был простым; был доступен только природный уран. Решение о том, что в реакторе будет использоваться графит в качестве замедлителя нейтронов, не вызвало особых дискуссий. Хотя при использовании тяжелой воды в качестве замедлителя количество нейтронов, образующихся на каждый поглощенный нейтрон (известный как коэффициент k ), было на 10 процентов больше, чем в самом чистом графите, тяжелая вода была бы недоступна в достаточных количествах в течение как минимум года. [28] Остался выбор охлаждающей жидкости, по поводу которого было много дискуссий. Ограничивающим фактором было то, что топливные блоки 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 проектов. В ноябре 1942 года инженеры DuPont выбрали газообразный гелий в качестве охлаждающей жидкости для производственной установки, главным образом на том основании, что он не поглощает нейтроны, а также потому, что он был инертен, что устраняло проблему коррозии. [29]
Не все согласились с решением использовать гелий. Сцилард, в частности, был одним из первых сторонников использования жидкого висмута ; но главным противником был Вигнер, который решительно выступал в пользу конструкции реактора с водяным охлаждением. Он понимал, что, поскольку вода поглощает нейтроны, k уменьшится примерно на 3 процента, но был достаточно уверен в своих расчетах, что реактор с водяным охлаждением все равно сможет достичь критичности. С инженерной точки зрения конструкцию с водяным охлаждением было несложно спроектировать и изготовить, тогда как гелий создавал технологические проблемы. Команда Вигнера подготовила предварительный отчет о водяном охлаждении, получивший обозначение CE-140, в апреле 1942 года, а в июле 1942 года последовал более подробный отчет CE-197 под названием «Об установке с водяным охлаждением» .
Реактор Ферми в Чикаго Pile-1 , построенный под западными смотровыми площадками первоначального стадиона Стэгг Филд в Чикагском университете, «перешел в критическое состояние» 2 декабря 1942 года. Этот реактор с графитовым замедлителем генерировал мощность всего до 200 Вт, но он продемонстрировал, что k оказался выше, чем ожидалось. Это не только сняло большинство возражений против конструкций реакторов с воздушным и водяным охлаждением, но и значительно упростило другие аспекты конструкции. Команда Вигнера представила компании DuPont чертежи водоохлаждаемого реактора в январе 1943 года. К этому времени опасения инженеров DuPont по поводу коррозионной активности воды были преодолены растущими трудностями использования гелия, и все работы по гелию были прекращены в феврале. . При этом для реактора на опытной установке было выбрано воздушное охлаждение. [31] Поскольку графитовый реактор Х-10 имел совершенно другую конструкцию, чем производственные реакторы, он потерял свою ценность как прототип, но сохранил свою ценность как действующая пилотная установка, обеспечивающая плутоний, необходимый для исследований. [32] Была надежда, что проблемы будут обнаружены вовремя, чтобы решить их на производственных предприятиях. Полуфабрикаты также будут использоваться для обучения и разработки процедур. [18]
Хотя проектирование реактора еще не было завершено, 2 февраля 1943 года компания DuPont начала строительство полуфабрики по производству плутония [33] на изолированном участке площадью 112 акров (45,3 га) в долине Вефиля, примерно в 10 милях (16 км) к юго-западу. Ок-Ридж, официально известный как район X-10. На территории располагались исследовательские лаборатории, завод по химическому разделению, хранилище отходов, учебный центр для персонала Хэнфорда, а также административные и вспомогательные помещения, в том числе прачечная, кафетерий, пункт первой помощи и пожарное депо. Из-за последующего решения о строительстве реакторов с водяным охлаждением в Хэнфорде только установка химического разделения работала в качестве пилотного проекта. [34] [35] Полузавод в конечном итоге стал известен как Лаборатории Клинтона и находился в ведении Чикагского университета в рамках Металлургического проекта. [36]
.jpg/1280px-HD.30.645_(10445870426).jpg)
Строительные работы над реактором пришлось отложить до тех пор, пока компания DuPont не завершит проектирование. Раскопки начались 27 апреля 1943 года. Вскоре был обнаружен большой карман из мягкой глины, что потребовало дополнительного фундамента. [37] Дальнейшие задержки произошли из-за трудностей военного времени с закупкой строительных материалов. Ощущалась острая нехватка как простой, так и квалифицированной рабочей силы; у подрядчика было только три четверти необходимой рабочей силы, наблюдалась высокая текучесть кадров и прогулы, главным образом из-за плохих условий проживания и трудностей с поездками на работу. Городок Ок-Ридж все еще строился, и для рабочих были построены казармы. Особые договоренности с отдельными работниками повысили их моральный дух и снизили текучесть кадров. Наконец, в июле 1943 года выпало необычно сильное количество осадков: в июле 1943 года выпало 9,3 дюйма (240 мм), что более чем в два раза 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 их укладывать в сентябре 1943 года. Литые урановые заготовки поступали от Metal Hydrides, Mallinckrodt и других поставщиков. Их прессовали в цилиндрические заготовки, а затем консервировали. [39] Топливные блоки были герметично закрыты для защиты металлического урана от коррозии , которая могла бы возникнуть при его контакте с водой, а также для предотвращения выброса газообразных радиоактивных продуктов деления, которые могли образоваться при их облучении. Алюминий был выбран, поскольку он хорошо передает тепло, но не поглощает слишком много нейтронов. [40] Alcoa начала консервирование 14 июня 1943 года. General Electric и Металлургическая лаборатория разработали новую технику сварки для герметичного запечатывания банок, и оборудование для этого было установлено на производственной линии в Alcoa в октябре 1943 года. [39]
Строительство пилотной установки по разделению началось еще до того, как был выбран химический процесс отделения плутония от урана. Лишь в мае 1943 года менеджеры DuPont решили использовать процесс с использованием фосфата висмута вместо процесса с использованием фторида лантана. [41] Процесс фосфата висмута был разработан Стэнли Г. Томпсоном в Калифорнийском университете . [42] Плутоний имел две степени окисления; четырехвалентное (+4) состояние и шестивалентное (+6) состояние с разными химическими свойствами. [43] Фосфат висмута ( BiPO
4) был подобен по своей кристаллической структуре фосфату плутония, [44] и плутоний переносился бы с фосфатом висмута в растворе, в то время как другие элементы, включая уран, выпадали бы в осадок. Плутоний можно было перевести из состояния 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 посредством дистанционного управления из-за радиоактивности, выделяемой продуктами деления . [36] Работы были завершены 26 ноября 1943 года, [46] но завод не мог работать до тех пор, пока реактор не начал производить облученные урановые снаряды. [34]
Графитовый реактор X-10 был вторым в мире искусственным ядерным реактором после Чикаго 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, из кубиков ядерного графита и весом около 1500 коротких тонн (1400 т), который выполнял роль замедлителя. Они были окружены семью футами (2,1 м) бетона 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 отверстий. Позади каждого находился металлический канал, в который можно было вставлять снаряды с урановым топливом. [48] Лифт обеспечивал доступ к тем, кто находился выше. Только 800 (~64%) каналов когда-либо использовались. [1]
В реакторе использовались регулирующие стержни из стали, плакированной кадмием . Изготовленные из кадмия, поглощающего нейтроны, они могут ограничить или остановить реакцию. Три стержня длиной 8 футов (2,4 м) проникли в реактор вертикально и удерживались на месте муфтой, образуя систему аварийной защиты . Они подвешивались на стальных тросах, намотанных на барабан, и удерживались на месте электромагнитной муфтой . Если бы электричество было потеряно, они бы упали в реактор, остановив его. Остальные четыре стержня были изготовлены из бористой стали и горизонтально проникали в реактор с северной стороны. Два из них, известные как «регулирующие» стержни, имели гидравлическое управление. В случае отключения электроэнергии можно использовать гидроаккумуляторы , наполненные песком . 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 наружным воздухом, в холодные дни реактор мог работать на более высоком уровне мощности. [1] [49] После прохождения через реактор воздух фильтровался для удаления радиоактивных частиц размером более 0,00004 дюйма (0,0010 мм) в диаметре. Это уничтожило более 99 процентов радиоактивных частиц. Затем его выпустили 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 основной оперативный персонал для Х-10. [50] Уитакер стал первым директором Лабораторий Клинтона, [37] как полуфабрикат стал официально известен в апреле 1943 года . [51] Первый постоянный оперативный персонал прибыл из Металлургической лаборатории в Чикаго в апреле 1943 года, когда компания DuPont начала переводит своих технических специалистов на объект. К ним присоединилась сотня техников в форме из специального инженерного отряда армии . К марту 1944 года на Х-10 работало около 1500 человек. [52]
Под руководством Комптона, Уитакера и Ферми 4 ноября 1943 года реактор стал критическим, в нем было около 30 коротких тонн (27 т) урана. Через неделю нагрузку увеличили до 36 коротких тонн (33 т), увеличив выработку электроэнергии до 500 кВт, и к концу месяца были созданы первые 500 мг плутония. [53] Реактор обычно работал круглосуточно с 10-часовыми еженедельными остановками для дозаправки. Во время запуска предохранительные стержни и один регулировочный стержень были полностью удалены. Другой стержень прокладки был вставлен в заданное положение. При достижении желаемого уровня мощности управление реактором осуществлялось 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 диаметром 4,1 дюйма (100 мм). ) в длину и 1 дюйм (25 мм) в диаметре. Каждый канал был загружен от 24 до 54 топливных снарядов. Реактор вышел из строя с 30 короткими тоннами (27 т) снарядов, но в дальнейшем он эксплуатировался с 54 короткими тоннами (49 т). Для загрузки канала радиационно-поглощающую защитную заглушку снимали, а пули вставляли вручную в передний (восточный) конец с помощью длинных стержней. Чтобы их выгрузить, их протолкнули 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 радиационный источник. щит. [1] После нескольких недель хранения под водой, чтобы обеспечить распад радиоактивности , снаряды были доставлены в здание химического разделения. [55]
.jpg/1280px-HD.5A.005_(13406538825).jpg)
К февралю 1944 года реактор облучал тонну урана каждые три дня. В течение следующих пяти месяцев эффективность процесса разделения была повышена: процент извлеченного плутония увеличился с 40 до 90 процентов. Со временем модификации подняли мощность реактора до 4000 кВт в июле 1944 года. [50] Эффект нейтронного поглотителя ксенона-135 , одного из многих продуктов деления , полученных из уранового топлива, не был обнаружен во время ранней эксплуатации Х-10. Графитовый реактор. Ксенон-135 впоследствии вызвал проблемы с запуском реактора Хэнфорд Б , что почти остановило проект по производству плутония. [56]
Полузавод Х-10 работал как завод по производству плутония до января 1945 года, когда его перевели на исследовательскую деятельность. 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, в результате чего к стоимости строительства Х-10 добавилось еще 1 009 000 долларов (что эквивалентно 11,6 миллионам долларов в 2022 году [57] ) и доведена общая стоимость до 13 041 000 долларов (что эквивалентно 150 миллионам долларов в 2022 году [57] ). . [36] Операционные расходы добавили еще 22 250 000 долларов США (что эквивалентно 256 миллионам долларов США в 2022 году [57] ). [48]
Х-10 поставил в лабораторию Лос-Аламоса первые значительные образцы плутония. Исследования Эмилио Дж. Сегре и его группы 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 весьма вероятно, что ядерное оружие плутониевого пушечного типа взорвется и взорвется на части во время первоначального формирования критической массы. [58] Таким образом, Лос-Аламосская лаборатория была вынуждена направить свои усилия на создание ядерного оружия имплозивного типа — гораздо более трудная задача. [59]
Установка химического разделения X-10 также проверила процесс фосфата висмута, который использовался на полномасштабных установках разделения в Хэнфорде. Наконец, реактор и установка химического разделения предоставили бесценный опыт инженерам, техникам, операторам реакторов и специалистам по безопасности, которые затем переехали на площадку в Хэнфорде . [55]
После окончания войны графитовый реактор стал первым в мире объектом по производству радиоактивных изотопов для использования в мирное время. [1] [60] 2 августа 1946 года директор Окриджской национальной лаборатории Юджин Вигнер подарил директору больницы Барнарда по борьбе с кожей и раком небольшой контейнер с углеродом-14 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. [61]
В августе 1948 года реактор был использован для производства первой электроэнергии, полученной с помощью ядерной энергии. Урановые пули в алюминиевой трубке были облучены внутри активной зоны реактора. Вода циркулировала по трубке с помощью автоматической системы подачи воды для выработки пара. Этот пар подавался в модель парового двигателя Jensen Steam Engines #50, который приводил в действие небольшой генератор, питавший одну лампочку. Двигатель и генератор выставлены на загрузочной площадке реактора, чуть ниже лестницы, ведущей на погрузочную платформу. [62]
Графитовый реактор Х-10 был остановлен 4 ноября 1963 года, после двадцати лет эксплуатации. [63] Он был признан Национальным историческим памятником 21 декабря 1965 года, [1] [64] и добавлен в Национальный реестр исторических мест 15 октября 1966 года. [64] В 1969 году Американское общество металлов внесло его в список как В 2008 году он был признан Национальным историческим химическим памятником Американским химическим обществом . [61] Диспетчерская и фасад реактора доступны для публики во время плановых экскурсий, проводимых через Американский музей науки и энергетики . [65]
Графитовый исследовательский реактор Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL) был первым ядерным реактором, построенным в Соединенных Штатах после Второй мировой войны. [66] Строительство реактора под руководством Лайла Бенджамина Борста 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. [67] Его основной задачей были прикладные ядерные исследования в медицине, биологии, химии, физике и ядерной технике. [68] Одним из наиболее значительных открытий на этом объекте стало развитие производства молибдена-99 /технеция-99m, который сегодня используется в десятках миллионов медицинских диагностических процедур ежегодно, что делает его наиболее часто используемым медицинским радиоизотопом. Графитовый исследовательский реактор BNL был остановлен в 1969 году и полностью выведен из эксплуатации в 2012 году. [69]
Когда в 1946 году Великобритания начала планировать строительство ядерных реакторов для производства оружейного плутония, было решено построить пару графитовых реакторов с воздушным охлаждением, аналогичных графитовому реактору Х-10 в Виндскейле . Природный уран использовался, поскольку обогащенный был недоступен, а в качестве замедлителя нейтронов был выбран графит, поскольку бериллий был токсичен и труден в производстве, а тяжелая вода была недоступна. [70] Рассматривалось использование воды в качестве теплоносителя, но были опасения по поводу возможности катастрофического ядерного взрыва на густонаселенных Британских островах, если система охлаждения выйдет из строя. [71] 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, [72] поэтому, в В итоге было выбрано воздушное охлаждение. [73] Строительство началось в сентябре 1947 года, а два реактора вступили в строй в октябре 1950 и июне 1951 года. [74] Оба были выведены из эксплуатации после катастрофического пожара в Виндскейле в октябре 1957 года. [75] Они станут последними крупными плутониевыми реакторами с воздушным охлаждением. -производственные реакторы; В последующих разработках Великобритании Magnox и AGR вместо этого использовался углекислый газ . [76]
По состоянию на 2016 год [обновлять]еще один реактор аналогичной конструкции графитового реактора X-10 все еще находится в эксплуатации, бельгийский реактор BR-1 SCK •CEN , расположенный в Моле, Бельгия . [77] Финансируемый за счет бельгийского налога на экспорт урана и построенный с помощью британских экспертов, [78] исследовательский реактор мощностью 4 МВт впервые стал критическим 11 мая 1956 года. [79] [80] Он используется для научные цели, такие как нейтронно-активационный анализ , эксперименты по нейтронной физике, калибровка ядерных измерительных приборов и производство кремния, легированного нейтронной трансмутацией . [81] [82]
В этой статье использованы общедоступные материалы из графитового реактора X-10. Министерство энергетики США . Проверено 13 декабря 2015 г.
