Графитовый реактор X -10 — выведенный из эксплуатации ядерный реактор в Окриджской национальной лаборатории в Окридже, штат Теннесси . Ранее известный как Clinton Pile и X-10 Pile , он был вторым в мире искусственным ядерным реактором (после Chicago Pile-1 Энрико Ферми ) и первым, спроектированным и построенным 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 более мощных, а также установок для химического разделения плутония, вырабатываемого в реакторах, от урана и продуктов деления . Промежуточный шаг считался благоразумным. Следующим шагом для плутониевого проекта под кодовым названием X-10 было строительство полузавода, где можно было бы разрабатывать методы и процедуры, а также проводить обучение. Центральным элементом этого был графитовый реактор X-10. Он имел воздушное охлаждение, использовал ядерный графит в качестве замедлителя нейтронов и чистый природный уран в металлической форме в качестве топлива.
Компания DuPont начала строительство полуфабриката плутония на заводе Clinton Engineer Works в Оук-Ридже 2 февраля 1943 года. Реактор вышел на критическую мощность 4 ноября 1943 года и произвел свой первый плутоний в начале 1944 года. Он поставлял в Лос-Аламосскую лабораторию свои первые значительные количества плутония и свой первый продукт, выращенный в реакторе. Исследования этих образцов в значительной степени повлияли на конструкцию бомбы. Реактор и завод по химическому разделению предоставили бесценный опыт инженерам, техникам, операторам реакторов и должностным лицам по безопасности, которые затем перешли на объект в Хэнфорде . X-10 работал как завод по производству плутония до января 1945 года, когда он был передан для проведения исследований и производства радиоактивных изотопов для научных, медицинских, промышленных и сельскохозяйственных целей. Он был закрыт в 1963 году и был признан Национальным историческим памятником в 1965 году.
Открытие деления ядра немецкими химиками Отто Ганом и Фрицем Штрассманом в 1938 году [2], за которым последовало его теоретическое объяснение (и наименование) Лизой Мейтнер и Отто Фришем [3] , открыло возможность управляемой цепной ядерной реакции с ураном . В Колумбийском университете Энрико Ферми и Лео Силард начали изучать, как это можно сделать. [4] Силард составил конфиденциальное письмо президенту Соединенных Штатов Франклину Д. Рузвельту , объясняя возможность создания атомных бомб и предупреждая об опасности немецкого проекта по созданию ядерного оружия . Он убедил своего старого друга и соратника Альберта Эйнштейна подписать его, предоставив свою известность этому предложению. [5] Это привело к поддержке правительством США исследований в области деления ядра, [6] которые стали Манхэттенским проектом [7] .
В апреле 1941 года Национальный комитет по оборонным исследованиям попросил Артура Комптона , лауреата Нобелевской премии, профессора физики из Чикагского университета , сделать доклад об урановой программе. Его доклад, представленный в мае 1941 года, предвидел 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 доклад о практичности атомной бомбы. [9] Нильс Бор и Джон Уилер предположили, что тяжелые изотопы с четными атомными номерами и нечетным числом нейтронов являются делящимися . Если это так, то плутоний-239, вероятно, будет делящимся. [10]
Эмилио Сегре и Гленн Сиборг из Калифорнийского университета произвели 28 мкг плутония в 60-дюймовом циклотроне в мае 1941 года и обнаружили, что его поперечное сечение захвата тепловых нейтронов в 1,7 раза больше , чем у урана-235. В то время плутоний-239 производился в малых количествах с использованием циклотронов, но производить большие количества таким образом было невозможно. [11] Комптон обсудил с Юджином Вигнером из Принстонского университета, как плутоний может быть получен в ядерном реакторе , и с Робертом Сербером, как плутоний, полученный в реакторе, может быть отделен от урана. [9]
В окончательном варианте отчета Комптона от ноября 1941 года не упоминалось об использовании плутония, но после обсуждения последних исследований с Эрнестом Лоуренсом Комптон убедился, что плутониевая бомба также осуществима. В декабре Комптон был назначен ответственным за плутониевый проект, [12] который имел кодовое название X-10. [13] Его целями были производство реакторов для преобразования урана в плутоний, поиск способов химического разделения плутония от урана и проектирование и создание атомной бомбы. [10] [14] Комптону пришлось решать, какой из различных типов реакторов должны разрабатывать ученые, даже несмотря на то, что успешный реактор еще не был построен. [15] Он считал, что наличие команд в Колумбийском, Принстонском, Чикагском и Калифорнийском университетах создавало слишком много дублирования и недостаточно сотрудничества, и он сосредоточил работу в Металлургической лаборатории Чикагского университета. [16]
К июню 1942 года Манхэттенский проект достиг стадии, когда можно было рассматривать строительство производственных объектов. 25 июня 1942 года Исполнительный комитет S-1 Управления научных исследований и разработок обсудил, где их следует разместить. [17] Переход непосредственно к производству мегаваттной установки выглядел как большой шаг, учитывая, что многие промышленные процессы нелегко масштабировать от лабораторных до производственных масштабов. Промежуточный шаг в виде строительства опытной установки был сочтен благоразумным. [18] Для опытной установки по разделению плутония требовалось место поблизости от Металлургической лаборатории, где проводились исследования, но по соображениям безопасности не было желательно размещать объекты в густонаселенном районе, таком как Чикаго . [17]
Комптон выбрал место в Аргоннском лесу , части лесного заповедника округа Кук , примерно в 20 милях (32 км) к юго-западу от Чикаго. Полномасштабные производственные мощности будут размещены совместно с другими объектами Манхэттенского проекта в еще более отдаленном месте в Теннесси. [17] Около 1000 акров (400 га) земли были арендованы у округа Кук для пилотных объектов, в то время как участок площадью 83 000 акров (34 000 га) для производственных объектов был выбран в Ок-Ридже, штат Теннесси . К заседанию Исполнительного комитета S-1 13 и 14 сентября стало очевидно, что пилотные объекты будут слишком обширны для площадки в Аргонне, поэтому вместо этого в Аргонне будет построен исследовательский реактор, в то время как пилотные объекты по плутонию (полузавод) будут построены на инженерном заводе Клинтона в Теннесси. [19]
Место в Оук-Ридже было выбрано на основе нескольких критериев. Пилотные объекты 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 утечки радиоактивных продуктов деления . Хотя соображения безопасности и охраны предполагали удаленность площадки, она все равно должна была находиться недалеко от источников рабочей силы и быть доступной для автомобильного и железнодорожного транспорта. Желателен был мягкий климат, позволяющий вести строительство в течение всего года. Местность, разделенная хребтами, уменьшила бы воздействие случайных взрывов, но они не могли быть настолько крутыми, чтобы усложнить строительство. Субстрат должен был быть достаточно твердым, чтобы обеспечить хорошее основание, но не настолько каменистым, чтобы это мешало земляным работам. Требовалось большое количество электроэнергии (доступной в Tennessee Valley Authority ) и охлаждающей воды. [17] [20] Наконец, политика военного министерства гласила, что, как правило, объекты по производству боеприпасов не должны располагаться к западу от хребтов Сьерра или Каскад , к востоку от Аппалачей или в пределах 200 миль (320 км) от границ Канады или Мексики. [21]
В декабре было решено, что плутониевые производственные мощности будут построены не в Ок-Ридже, а на еще более удаленной площадке в Хэнфорде в штате Вашингтон . Затем Комптон и сотрудники Металлургической лаборатории вновь подняли вопрос о строительстве плутониевых полуфабрикатов в Аргонне, но инженеры и руководство DuPont , в частности Роджер Уильямс (глава ее подразделения TNX, которое отвечало за роль компании в Манхэттенском проекте), не поддержали это предложение. Они считали, что в Аргонне будет недостаточно места, и что в наличии такой доступной площадки есть недостатки, поскольку они боялись, что это позволит исследовательскому персоналу Металлургической лаборатории необоснованно вмешиваться в проектирование и строительство, что они считали своей прерогативой. [22] Они посчитали, что лучшим местом были бы удаленные производственные мощности в Хэнфорде. В конце концов был достигнут компромисс. [23] 12 января 1943 года Комптон, Уильямс и бригадный генерал Лесли Р. Гроувс-младший , директор Манхэттенского проекта, договорились, что полузавод будет построен на заводе инженеров Клинтона. [24]
И Комптон, и Гроувс предложили, чтобы DuPont управлял полуфабрикатами. Уильямс выступил с встречным предложением, чтобы полуфабрикаты управлялись Металлургической лабораторией. Он рассуждал, что это будет в первую очередь исследовательский и образовательный объект, и что экспертные знания можно будет получить в Металлургической лаборатории. Комптон был шокирован; [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 прикоснется к нему и десятифутовым шестом» [25] , но вице-президент Чикагского университета Эмери Т. Филби придерживался другой точки зрения и поручил Комптону принять предложение. [26] Когда президент университета Роберт Хатчинс вернулся, он приветствовал Комптона словами: «Я вижу, Артур, что за время моего отсутствия вы удвоили размер моего университета». [27]
.jpg/1280px-Nuclear_Reactor_Uranium_Pile_(30502443888).jpg){kind=spacer}
.jpg/1280px-HD.30.623_(10445719914).jpg)
Основными проектными решениями при строительстве реактора являются выбор топлива, охладителя и замедлителя нейтронов . Выбор топлива был прост: был доступен только природный уран . Решение о том, что реактор будет использовать графит в качестве замедлителя нейтронов, вызвало мало споров. Хотя при использовании тяжелой воды в качестве замедлителя количество нейтронов, производимых на каждый поглощенный (известное как k- фактор ), было на 10 процентов больше, чем в чистейшем графите, тяжелая вода была бы недоступна в достаточных количествах по крайней мере в течение года. [28] Оставался выбор охладителя, по поводу которого было много дискуссий. Ограничивающим фактором было то, что топливные стержни должны были быть покрыты алюминием , поэтому рабочая температура реактора не могла превышать 200 °C (392 °F). [18] Физики-теоретики в группе Вигнера в Металлургической лаборатории разработали несколько конструкций. В ноябре 1942 года инженеры компании DuPont выбрали гелий в качестве охладителя для производственной установки, в основном потому, что он не поглощал нейтроны, а также потому, что он был инертным, что устраняло проблему коррозии. [29]
Не все согласились с решением использовать гелий. В частности, Силард был одним из первых сторонников использования жидкого висмута ; но главным оппонентом был Вигнер, который решительно выступал за конструкцию реактора с водяным охлаждением. Он понимал, что, поскольку вода поглощает нейтроны, k будет снижен примерно на 3 процента, но он был достаточно уверен в своих расчетах, что реактор с водяным охлаждением все равно сможет достичь критичности . С инженерной точки зрения конструкция с водяным охлаждением была проста в проектировании и изготовлении, в то время как гелий создавал технологические проблемы. Команда Вигнера подготовила предварительный отчет о водяном охлаждении, обозначенный как CE-140 в апреле 1942 года, за которым последовал более подробный отчет, CE-197, озаглавленный «Об установке с водяным охлаждением», в июле 1942 года. [30]
Реактор Ферми Chicago Pile-1 , построенный под западными смотровыми трибунами оригинального стадиона Stagg Field в Чикагском университете, «стал критическим» 2 декабря 1942 года. Этот реактор с графитовым замедлителем вырабатывал только до 200 Вт, но он продемонстрировал, что k был выше, чем предполагалось. Это сняло большинство возражений против конструкций реакторов с воздушным и водяным охлаждением и значительно упростило другие аспекты конструкции. Команда Вигнера представила чертежи реактора с водяным охлаждением в DuPont 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. В то же время для реактора на пилотной установке было выбрано воздушное охлаждение. [31] Поскольку он будет иметь совершенно иную конструкцию, чем производственные реакторы, графитовый реактор X-10 утратил свою ценность как прототип, но его ценность как работающей пилотной установки сохранилась, обеспечивая плутоний, необходимый для исследований. [32] Была надежда, что проблемы будут найдены вовремя, чтобы решить их на производственных заводах. Полуфабрикаты также будут использоваться для обучения и разработки процедур. [18]
Хотя проект реактора еще не был завершен, DuPont начала строительство полуфабриката плутония 2 февраля 1943 года [33] на изолированном участке площадью 112 акров (45,3 га) в долине Бетел примерно в 10 милях (16 км) к юго-западу от Оук-Риджа, официально известном как район X-10. На участке находились исследовательские лаборатории, завод по химическому разделению, хранилище отходов, учебный центр для персонала Ханфорда, а также административные и вспомогательные помещения, включавшие прачечную, кафетерий, пункт первой помощи и пожарную станцию. Из-за последующего решения о строительстве водоохлаждаемых реакторов в Ханфорде только завод по химическому разделению работал в качестве настоящего пилотного проекта. [34] [35] Полуфабрикат в конечном итоге стал известен как Лаборатории Клинтона и эксплуатировался Чикагским университетом в рамках Металлургического проекта. [36]
.jpg/1280px-HD.30.645_(10445870426).jpg)
Строительные работы на реакторе пришлось отложить до тех пор, пока DuPont не завершит проектирование. Раскопки начались 27 апреля 1943 года. Вскоре был обнаружен большой карман мягкой глины, что потребовало дополнительных фундаментов. [37] Дальнейшие задержки произошли из-за трудностей военного времени в закупке строительных материалов. Острая нехватка как рабочей силы, так и квалифицированных рабочих; 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. Поселок Оук-Ридж все еще строился, и для размещения рабочих были построены бараки. Специальные договоренности с отдельными рабочими повысили их моральный дух и снизили текучесть кадров. Кроме того, выпало необычно много осадков: в июле 1943 года выпало 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 были закуплены у National Carbon . Строительные бригады начали укладывать их в сентябре 1943 года. Литые урановые заготовки поступили от Metal Hydrides, Mallinckrodt и других поставщиков. Они были выдавлены в цилиндрические заготовки, а затем законсервированы. [39] Топливные заготовки были законсервированы, чтобы защитить металлический уран от коррозии , которая могла бы возникнуть при контакте с водой, и предотвратить выброс газообразных радиоактивных продуктов деления, которые могли образоваться при их облучении. Алюминий был выбран, потому что он хорошо передавал тепло, но не поглощал слишком много нейтронов. [40] Alcoa начала консервирование 14 июня 1943 года. General Electric и Металлургическая лаборатория разработали новую технологию сварки, чтобы герметично запечатать банки, и оборудование для этого было установлено на производственной линии в Alcoa в октябре 1943 года. [39]
Строительство опытного завода по разделению началось до того, как был выбран химический процесс разделения плутония от урана. Только в мае 1943 года менеджеры DuPont решили использовать процесс с фосфатом висмута вместо процесса с фторидом лантана . [41] Процесс с фосфатом висмута был разработан Стэнли Г. Томпсоном в Калифорнийском университете . [42] У плутония было два состояния окисления: четырехвалентное (+4) и шестивалентное (+6) с различными химическими свойствами. [43] Фосфат висмута ( BiPO
4) был похож по своей кристаллической структуре на фосфат плутония, [44] и плутоний переносился с фосфатом висмута в растворе, в то время как другие элементы, включая уран, осаждались. Плутоний можно было перевести из состояния раствора в состояние осаждения, переключая его степень окисления. [45] Установка состояла из шести ячеек, отделенных друг от друга и от диспетчерской толстыми бетонными стенами. Оборудование управлялось из диспетчерской с помощью дистанционного управления из-за радиоактивности, производимой продуктами деления. [36] Работа была завершена 26 ноября 1943 года, [46] но установка не могла работать, пока реактор не начал производить облученные урановые слитки. [34]
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, из ядерных графитовых кубов, весом около 1500 коротких тонн (1400 т), которые действовали как замедлитель. Они были окружены семью футами (2,1 м) высокоплотного бетона в качестве радиационного щита. [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 отверстий. За каждым находился металлический канал, в который можно было вставить урановые топливные слитки. [48] Лифт обеспечивал доступ к тем, кто находился выше. Только 800 (~64%) каналов когда-либо использовались. [1]
Реактор использовал стальные стержни управления, покрытые кадмием . Сделанные из поглощающего нейтроны кадмия, они могли ограничивать или останавливать реакцию. Три 8-футовых (2,4 м) стержня проникали в реактор вертикально, удерживаясь на месте муфтой, образуя систему аварийной остановки . Они были подвешены на стальных тросах, которые были намотаны на барабан и удерживались на месте электромагнитной муфтой . Если бы питание было отключено, они упали бы в реактор, остановив его. Остальные четыре стержня были сделаны из борной стали и горизонтально проникали в реактор с северной стороны. Два из них, известные как стержни «шим», управлялись гидравлически. Заполненные песком гидравлические аккумуляторы могли использоваться в случае отключения питания. Другие два стержня приводились в действие 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 помощью наружного воздуха, реактор мог работать на более высоком уровне мощности в холодные дни. [1] [49] После прохождения через реактор воздух фильтровался для удаления радиоактивных частиц размером более 0,00004 дюйма (0,0010 мм) в диаметре. Это позволяло удалить более 99 процентов радиоактивных частиц. Затем он выбрасывался через дымоход длиной 200 футов (61 м). [1] Реактор управлялся из диспетчерской в юго-восточном углу на втором этаже. [1]
В сентябре 1942 года Комптон попросил физика Мартина Д. Уитакера сформировать скелет рабочего персонала для X-10. [50] Уитакер стал первым директором Clinton Laboratories, [37] когда полуфабрикаты стали официально называться в апреле 1943 года. [51] Первый постоянный рабочий персонал прибыл из Металлургической лаборатории в Чикаго в апреле 1943 года, к тому времени DuPont начала переводить своих техников на объект. К ним присоединились 100 техников в форме из Специального инженерного отряда армии . К марту 1944 года в X-10 работало около 1500 человек. [52]
Под наблюдением Комптона, Уитакера и Ферми реактор достиг критического состояния 4 ноября 1943 года, имея около 30 коротких тонн (27 т) урана. Неделю спустя загрузка была увеличена до 36 коротких тонн (33 т), что повысило его выработку энергии до 500 кВт, а к концу месяца были созданы первые 500 мг плутония. [53] Реактор обычно работал круглосуточно, с 10-часовыми еженедельными остановками для дозаправки. Во время запуска стержни безопасности и один регулировочный стержень были полностью удалены. Другой регулировочный стержень был вставлен в заранее определенное положение. Когда желаемый уровень мощности был достигнут, реактор контролировался путем регулировки частично вставленного регулировочного стержня. [1]
Первая партия консервированных стержней для облучения была получена 20 декабря 1943 года, что позволило произвести первый плутоний в начале 1944 года. [54] В стержнях использовался чистый металлический природный уран в герметичных алюминиевых банках длиной 4,1 дюйма (100 мм) и диаметром 1 дюйм (25 мм). Каждый канал загружался от 24 до 54 топливных стержней. В более поздний период эксплуатации реактор работал с 54 короткими тоннами (49 т). Для загрузки канала снималась заглушка поглощающего излучение экрана, а стержни вручную вставлялись в передний (восточный) конец с помощью длинных стержней. Чтобы выгрузить их, их проталкивали до дальнего (западного) конца, где они падали на неопреновую плиту и падали по желобу в бассейн с водой глубиной 20 футов (6,1 м), который действовал как радиационный экран. [1] После нескольких недель хранения под водой, необходимого для распада радиоактивности , куски 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 улучшена, а процент извлекаемого плутония увеличился с 40 до 90 процентов. Модификации с течением времени увеличили мощность реактора до 4000 кВт в июле 1944 года. [50] Эффект нейтронного яда ксенона-135 , одного из многих продуктов деления, полученных из уранового топлива, не был обнаружен во время ранней эксплуатации графитового реактора X-10. Ксенон-135 впоследствии вызвал проблемы с запуском реактора Hanford B , что почти остановило плутониевый проект. [56]
Полуфабрикат X-10 функционировал как завод по производству плутония до января 1945 года, когда он был передан исследовательской деятельности. К этому времени было обработано 299 партий облученных шлаков. [50] Здание радиоизотопов, 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 (что эквивалентно 12 миллионам долларов в 2023 году [57] ) к стоимости строительства в X-10 и доведя общую стоимость до 13 041 000 долларов (что эквивалентно 155 миллионам долларов в 2023 году [57] ). [36] Эксплуатационные расходы добавили еще 22 250 000 долларов (что эквивалентно 265 миллионам долларов в 2023 году [57] ). [48]
X-10 снабдил Лос-Аламосскую лабораторию первыми значимыми образцами плутония. Исследования этих образцов, проведенные Эмилио Г. Сегре и его группой P-5 в Лос-Аламосе, показали, что он содержит примеси в виде изотопа плутоний -240 , который имеет гораздо более высокую скорость спонтанного деления , чем плутоний-239. Это означало, что было бы весьма вероятно, что ядерное оружие плутониевого типа взорвется заранее и взорвется на части во время начального формирования критической массы. [58] Таким образом, Лос-Аламосская лаборатория была вынуждена направить свои усилия по разработке на создание ядерного оружия имплозивного типа — гораздо более сложное дело. [59]
Химическая установка разделения X-10 также проверила процесс фосфата висмута, который использовался на полномасштабных установках разделения в Ханфорде. Реактор и химическая установка разделения предоставили бесценный опыт инженерам, техникам, операторам реакторов и должностным лицам по безопасности, которые затем перешли на площадку Ханфорда. [55]
После окончания войны графитовый реактор стал первым в мире предприятием по производству радиоактивных изотопов для использования в мирное время. [1] [60] 2 августа 1946 года директор Национальной лаборатории Ок-Ридж Юджин Вигнер представил небольшой контейнер с углеродом-14 директору больницы Barnard Free Skin and Cancer Hospital для медицинского использования в больнице в Сент-Луисе, штат 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 из ядерной энергии. Урановые слитки внутри алюминиевой трубки были облучены внутри активной зоны реактора. Вода циркулировала по трубке с помощью автоматической системы подачи воды для получения 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 обозрение на загрузочной поверхности реактора, прямо под лестницей, ведущей к загрузочной платформе. [62]
Графитовый реактор X-10 был остановлен 4 ноября 1963 года после 20 лет эксплуатации. [63] Он был объявлен 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 включило его в список достопримечательностей за вклад в развитие материаловедения и технологий, [47] а в 2008 году Американское химическое общество объявило его Национальным историческим химическим памятником . [61] Пункт управления и лицевая сторона реактора доступны для посещения публики во время запланированных экскурсий, предлагаемых Американским музеем науки и энергетики . [65]
Исследовательский реактор на графите Брукхейвенской национальной лаборатории ( BNL) был первым ядерным реактором, построенным в Соединенных Штатах после Второй мировой войны. [66] Под руководством Лайла Бенджамина Борста строительство реактора началось в 1947 году и достигло критичности 22 августа 1950 года. Реактор состоял из 700-тонного (640 т) и 25-футового (7,6 м) куба графита, работающего на природном уране. [67] Его основной миссией были прикладные ядерные исследования в медицине, биологии, химии, физике и ядерной инженерии. [68] Одним из самых значительных открытий на этом объекте стала разработка 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 Британия начала планировать строительство ядерных реакторов для производства оружейного плутония, было решено построить пару графитовых реакторов с воздушным охлаждением, похожих на графитовый реактор X-10 в Уиндскейле . Природный уран использовался, поскольку обогащенный уран был недоступен, и графит был выбран в качестве замедлителя нейтронов, поскольку бериллий был токсичен и сложен в производстве, а тяжелая вода была недоступна. [70] Рассматривалось использование воды в качестве охладителя, но были опасения по поводу возможности катастрофического ядерного расплава на густонаселенных Британских островах, если система охлаждения выйдет из строя. [71] Гелий снова был предпочтительным выбором в качестве охлаждающего газа, но его основным источником были Соединенные Штаты, и в соответствии с Законом Мак-Магона 1946 года Соединенные Штаты не поставляли его для производства ядерного оружия, [72] поэтому в конечном итоге было выбрано воздушное охлаждение. [73] Строительство началось в сентябре 1947 года, и два реактора были введены в эксплуатацию в октябре 1950 года и июне 1951 года. [74] Оба были выведены из эксплуатации после катастрофического пожара в Уиндскейле в октябре 1957 года. [75] Это были последние крупные реакторы с воздушным охлаждением, производящие плутоний; последующие британские проекты Magnox и AGR использовали вместо этого диоксид углерода . [76]
По состоянию на 2016 год [обновлять], еще один реактор, аналогичный по конструкции графитовому реактору 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 стал критическим 11 мая 1956 года. [79] [80] Он используется в научных целях, таких как нейтронный активационный анализ , эксперименты по нейтронной физике, калибровка ядерных измерительных приборов и производство нейтронно-легированного кремния . [81] [82]
В этой статье использованы материалы из общедоступного источника X-10 Graphite Reactor. Министерство энергетики США . Получено 13 декабря 2015 г.
