Grafitový reaktor X-10 - X-10 Graphite Reactor
Reaktor X-10, Oak Ridge National Laboratory | |
![]() Pracovníci v grafitovém reaktoru pomocí tyče tlačili čerstvé uranové slimáky do betonové nakládací plochy reaktoru. | |
![]() Interaktivní mapa zvýrazňující umístění reaktoru X-10 | |
Umístění | Národní laboratoř v Oak Ridge |
---|---|
Nejbližší město | Oak Ridge, Tennessee |
Souřadnice | 35 ° 55'41 ″ severní šířky 84 ° 19'3 "W / 35,92806 ° N 84,31750 ° WSouřadnice: 35 ° 55'41 ″ severní šířky 84 ° 19'3 "W / 35,92806 ° N 84,31750 ° W |
Plocha | méně než 1 akr (0,40 ha)[1] |
Postavený | 1943 |
Reference NRHPNe. | 66000720 |
Významná data | |
Přidáno do NRHP | 15. října 1966 |
Určená NHL | 21. prosince 1965 |
Grafitový reaktor X-10 | |
---|---|
Koncept reaktoru | Výzkumný reaktor (uran / grafit) |
Navrhl a postavil | Metalurgická laboratoř |
Provozní | 1943 až 1963 |
Postavení | Vyřazeno z provozu |
Hlavní parametry aktivní zóny reaktoru | |
Palivo (štěpný materiál ) | Kovový přírodní uran |
Stav paliva | Pevné (pelety) |
Energetické spektrum neutronů | Chybí informace |
Primární kontrolní metoda | Ovládací tyče |
Primární moderátor | Jaderný grafit (cihly) |
Primární chladivo | Vzduch |
Využití reaktoru | |
Primární použití | Výzkum |
Poznámky | Druhý umělý na světě nukleární reaktor. |
The Grafitový reaktor X-10 je vyřazeno z provozu nukleární reaktor v Národní laboratoř v Oak Ridge v Oak Ridge, Tennessee. Dříve známý jako Clinton Pile a Hromada X-10, byl to druhý umělý jaderný reaktor na světě (po Enrico Fermi je Chicago Pile-1 ) a první navržený a vyrobený pro nepřetržitý provoz. Byl postaven během druhá světová válka jako součást Projekt Manhattan.
Zatímco Chicago Pile-1 demonstrovalo proveditelnost jaderných reaktorů, cílem projektu Manhattan bylo vyprodukovat dostatek plutonium pro atomové bomby vyžadoval tisíckrát výkonnější reaktory spolu se zařízením k chemickému oddělení plutonia chovaného v reaktorech od uran a štěpné produkty. Mezistupeň byl považován za obezřetný. Dalším krokem pro projekt plutonia s kódovým označením X-10 byla výstavba a semiworks kde by bylo možné vyvinout techniky a postupy a provést školení. Středobodem toho byl grafitový reaktor X-10. Bylo to vzduchem chlazené, použité jaderný grafit jako moderátor neutronů a čisté přírodní uran v kovové formě na palivo.
DuPont zahájena výstavba plutoniových polodílů na Clinton Engineer Works v Oak Ridge 2. února 1943. Reaktor šlo kriticky 4. listopadu 1943 a své první plutonium vyrobilo počátkem roku 1944. Dodávalo Laboratoř v Los Alamos s jeho prvním významným množstvím plutonia a jeho prvním produktem chovaným v reaktoru. Studie těchto vzorků silně ovlivnily design bomb. Reaktor a chemická separace poskytly neocenitelné zkušenosti pro inženýry, techniky, operátory reaktorů a bezpečnostní úředníky, kteří poté přešli na Hanford stránky. X-10 fungoval jako závod na výrobu plutonia až do ledna 1945, kdy byl předán výzkumné činnosti a výrobě radioaktivních izotopů pro vědecké, lékařské, průmyslové a zemědělské účely. Byl ukončen v roce 1963 a byl označen jako Národní kulturní památka v roce 1965.
Počátky
Objev jaderné štěpení německými chemiky Otto Hahn a Fritz Strassmann v roce 1938,[2] následované jeho teoretickým vysvětlením (a pojmenováním) pomocí Lise Meitner a Otto Frisch,[3] otevřela možnost kontrolovaného jaderná řetězová reakce s uran. V Columbia University, Enrico Fermi a Leo Szilard začal zkoumat, jak by se to dalo udělat.[4] Szilard vypracoval a důvěrný dopis do Prezident Spojených států, Franklin D. Roosevelt, vysvětlující možnost atomové bomby a varování před nebezpečím a Německý projekt jaderných zbraní. Přesvědčil svého starého přítele a spolupracovníka Albert Einstein podepsat to a propůjčit jeho slávu tomuto návrhu.[5] Výsledkem byla podpora vlády USA pro výzkum jaderného štěpení,[6] který se stal Projekt Manhattan.[7]
V dubnu 1941 se Výbor pro národní obranný výzkum Zeptal se (NDRC) Arthur Compton, a Nositel Nobelovy ceny profesor fyziky na University of Chicago podávat zprávy o uranovém programu. Jeho zpráva, předložená v květnu 1941, předvídala vyhlídky na rozvoj radiologické zbraně, jaderný pohon pro lodě a nukleární zbraně použitím uran-235 nebo nedávno objevené plutonium.[8] V říjnu napsal další zprávu o praktičnosti atomové bomby.[9] Niels Bohr a John Wheeler teoretizoval tyto těžké izotopy rovnoměrně atomová čísla a lichý počet neutronů byl štěpitelný. Pokud ano, pak plutonium-239 pravděpodobně bude.[10]
Emilio Segrè a Glenn Seaborg na University of California produkovalo 28 μg plutonia v 60 palcích cyklotron tam v květnu 1941 a zjistil, že má 1,7násobek tepelný neutron zajmout průřez uranu 235. V té době bylo plutonium-239 vyrobeno v nepatrném množství pomocí cyklotronů, ale nebylo možné tímto způsobem vyrobit velké množství.[11] Compton diskutoval s Eugene Wigner z Univerzita Princeton jak by se plutonium mohlo vyrábět v a nukleární reaktor, a s Robert Serber jak lze plutonium produkované v reaktoru oddělit od uranu.[9]
Konečný návrh zprávy Comptona z listopadu 1941 nezmínil použití plutonia, ale po projednání nejnovějšího výzkumu s Ernest Lawrence, Compton se stal přesvědčeným, že je také možná bomba plutonia. V prosinci byl Compton pověřen vedením projektu plutonia,[12] který měl kódové označení X-10.[13] Jeho cílem bylo vyrobit reaktory pro přeměnu uranu na plutonium, najít způsoby, jak chemicky oddělit plutonium od uranu, a navrhnout a postavit atomovou bombu.[10][14] Compton musel rozhodnout, který z různých typů návrhů reaktorů by se vědci měli řídit, přestože úspěšný reaktor ještě nebyl postaven.[15] Cítil, že týmy na Kolumbii, Princetonu, Chicagské univerzitě a Kalifornské univerzitě vytvářejí příliš mnoho duplikací a nedostatečnou spolupráci a soustředil práci na Metalurgická laboratoř na University of Chicago.[16]
Výběr stránek
V červnu 1942 se projekt na Manhattanu dostal do fáze, kdy bylo možné uvažovat o výstavbě výrobních zařízení. 25. Června 1942 Úřad pro vědecký výzkum a vývoj (OSRD) Výkonný výbor S-1 o tom, kde by se měly nacházet.[17] Přechod přímo do megawattového výrobního závodu vypadal jako velký krok, vzhledem k tomu, že mnoho průmyslových procesů nelze snadno škálovat z laboratoře na velikost výroby. Mezistupeň výstavby pilotního závodu byl považován za obezřetný.[18] Pro pilotní závod na separaci plutonia bylo hledáno místo poblíž metalurgické laboratoře, kde byl prováděn výzkum, ale z bezpečnostních důvodů nebylo žádoucí umístit zařízení do hustě osídlené oblasti, jako je Chicago.[17]
Compton vybral web v Argonský les, část Forest Preserve District of Cook County, asi 20 mil (32 km) jihozápadně od Chicaga. Kompletní výrobní zařízení by byla umístěna společně s dalšími zařízeními projektu Manhattan na ještě vzdálenějším místě v Tennessee.[17] Asi 1000 akrů (400 ha) půdy bylo pronajato od Cook County pro pilotní zařízení, zatímco pro výrobní zařízení bylo vybráno místo o rozloze 83 000 akrů (34 000 ha) Oak Ridge, Tennessee. Na zasedání výkonného výboru S-1 ve dnech 13. a 14. září vyšlo najevo, že pilotní zařízení bude pro areál Argonne příliš rozsáhlé, takže místo toho bude v Argonne postaven výzkumný reaktor, zatímco pilotní zařízení plutonia ( semiworks ) bude postaven na Clinton Engineer Works v Tennessee.[19]
Tato stránka byla vybrána na základě několika kritérií. Pilotní zařízení plutonia musely být dvě až čtyři míle (3,2 až 6,4 km) od hranice místa a jakéhokoli jiného zařízení, v případě, že bude radioaktivní štěpné produkty unikl. I když obavy o bezpečnost navrhly vzdálené pracoviště, stále musí být v blízkosti zdrojů pracovní síly a přístupné po silniční a železniční dopravě. Mírné podnebí, které umožňovalo výstavbu pokračovat po celý rok, bylo žádoucí. Terén oddělený hřebeny by snížil dopad náhodných výbuchů, ale nemohl by být tak strmý, aby komplikoval stavbu. The substrát muselo být dostatečně pevné, aby poskytlo dobré základy, ale ne tak kamenité, aby bránilo výkopovým pracím. Potřeboval velké množství elektrické energie (k dispozici na internetu) Úřad Tennessee Valley ) a chladicí voda.[17][20] Nakonec a Ministerstvo války politika stanovila, že muniční zařízení by zpravidla neměla být umístěna západně od Sierra nebo Kaskádové rozsahy, východně od Apalačské pohoří, nebo do 200 mil (320 km) od kanadských nebo mexických hranic.[21]
V prosinci bylo rozhodnuto, že zařízení na výrobu plutonia nebudou nakonec postavena na Oak Ridge, ale na ještě vzdálenějších Stránky Hanford v Stát Washington. Compton a zaměstnanci metalurgické laboratoře poté znovu otevřeli otázku výstavby plutoniových polodílů v Argonne, ale inženýři a vedení DuPont, zejména Roger Williams, vedoucí divize TNX, která byla zodpovědná za roli společnosti v projektu Manhattan, tento návrh nepodporil. Cítili, že v Argonne nebude dost místa a že existují nevýhody v tom, že budou mít stránky tak přístupné, protože se obávají, že by to umožnilo výzkumným pracovníkům z metalurgické laboratoře nepřiměřeně zasahovat do designu a konstrukce, která považovali za svou výsadu.[22] Lepší umístění by podle nich bylo se vzdálenými výrobními zařízeními v Hanfordu. Nakonec bylo dosaženo kompromisu.[23] 12. ledna 1943 Compton, Williams a brigádní generál Leslie R. Groves, Jr., ředitel projektu na Manhattanu, souhlasil s tím, že polotovary budou postaveny v Clintonově strojírně.[24]
Jak Compton, tak Groves navrhli, aby společnost DuPont provozovala tyto dílčí práce. Williams navrhl, aby tyto dílny provozovala metalurgická laboratoř. Usoudil, že by se jednalo především o výzkumné a vzdělávací zařízení, a že tato odbornost měla být nalezena v metalurgické laboratoři. Compton byl šokován;[24] metalurgická laboratoř byla součástí Chicagské univerzity, a proto by univerzita provozovala průmyslové zařízení 500 mil (800 km) od jejího hlavního kampusu. James B. Conant řekl mu to Harvardská Univerzita "nedotkl by se ho deset stop dlouhou tyčí",[25] ale viceprezident Chicagské univerzity Emery T. Filbey zaujal jiný názor a nařídil Comptonu, aby to přijal.[26] Když prezident univerzity Robert Hutchins vrátil se a pozdravil Comptona slovy: „Chápu, Arture, že když jsem byl pryč, zdvojnásobil jsi velikost mé univerzity“.[27]
Design


Základními konstrukčními rozhodnutími při stavbě reaktoru jsou volba paliva, chladiva a moderátor neutronů. Volba paliva byla přímá; k dispozici byl pouze přírodní uran. Rozhodnutí, které reaktor použije grafit jako moderátor neutronů způsobil malou debatu. I když s těžká voda jako moderátor počet neutronů produkovaných pro každého absorbovaného (známého jako k) bylo o 10 procent více než v nejčistším grafitu, těžká voda by nebyla k dispozici v dostatečném množství po dobu nejméně jednoho roku.[28] To ponechalo výběr chladicí kapaliny, o které se hodně diskutovalo. Omezujícím faktorem bylo, že palivové slimáky by byly plátovány hliníkem, takže provozní teplota reaktoru nemohla překročit 200 ° C (392 ° F).[18] Teoretičtí fyzici ve Wignerově skupině v metalurgické laboratoři vyvinuli několik návrhů. V listopadu 1942 si inženýři společnosti DuPont vybrali hélium plyn jako chladivo pro výrobní závod, hlavně na základě toho, že neabsorboval neutrony, ale také proto, že byl inertní, což odstranilo problém koroze.[29]
Ne každý souhlasil s rozhodnutím použít hélium. Zejména Szilard byl časným zastáncem používání kapaliny vizmut; ale hlavním oponentem byl Wigner, který důrazně argumentoval ve prospěch vodou chlazené konstrukce reaktoru. Uvědomil si, že protože voda absorbovala neutrony, k by se snížil asi o 3 procenta, ale měl dostatečnou důvěru ve své výpočty, že vodou chlazený reaktor bude stále schopen dosáhnout kritičnosti. Z hlediska inženýrství bylo vodou chlazené řešení jednoduché navrhnout a postavit, zatímco helium představovalo technologické problémy. Wignerův tým připravil v dubnu 1942 předběžnou zprávu o vodním chlazení, označenou CE-140, následovanou podrobnější zprávou CE-197 s názvem „Na rostlině s vodním chlazením“ v červenci 1942.[30]
Fermiho Chicago Pile-1 reaktor, postavený pod západními vyhlídkovými stánky originálu Staggovo pole na univerzitě v Chicagu „šel kriticky“ 2. prosince 1942. Tento grafitem moderovaný reaktor generoval pouze do 200 W, ale prokázal, že k byla vyšší, než se očekávalo. To nejen odstranilo většinu námitek proti konstrukcím reaktorů chlazených vzduchem a vodou, ale také výrazně zjednodušilo další aspekty konstrukce. Wignerův tým předložil plány vodou chlazeného reaktoru společnosti DuPont v lednu 1943. Do této doby byly obavy inženýrů společnosti DuPont ohledně korozivity vody překonány rostoucími obtížemi používání helia a veškeré práce na heliu byly ukončeny v únoru . Současně bylo pro reaktor v pilotním zařízení zvoleno chlazení vzduchem.[31] Vzhledem k tomu, že by měl zcela odlišný design od výrobních reaktorů, grafitový reaktor X-10 ztratil svoji hodnotu jako prototyp, ale jeho hodnota jako fungujícího pilotního zařízení zůstala a poskytovala plutonium potřebné pro výzkum.[32] Doufalo se, že ve výrobních závodech budou včas nalezeny problémy. Polopráce by se také používaly pro školení a pro vývoj postupů.[18]
Konstrukce
Přestože návrh reaktoru ještě nebyl dokončen, společnost DuPont zahájila stavbu plutoniových polodílů 2. února 1943,[33] na izolovaném pozemku o rozloze 45 akrů (112 akrů) v údolí Bethel asi 16 kilometrů jihozápadně od Oak Ridge oficiálně známého jako oblast X-10. Místo zahrnovalo výzkumné laboratoře, závod na chemickou separaci, prostor pro ukládání odpadu, školicí zařízení pro zaměstnance Hanfordu a správní a podpůrná zařízení, která zahrnovala prádelnu, kavárnu, středisko první pomoci a hasičskou stanici. Z důvodu následného rozhodnutí postavit vodou chlazené reaktory v Hanfordu fungoval jako skutečný pilot pouze závod na chemickou separaci.[34][35] Polotovary se nakonec staly známými jako Clintonovy laboratoře a byly provozovány Chicagskou univerzitou jako součást metalurgického projektu.[36]

Stavební práce na reaktoru musely počkat, až DuPont dokončí projekt. Výkop byl zahájen 27. dubna 1943. Brzy byla objevena velká kapsa z měkké hlíny, která si vyžádala další základy.[37] K dalším zpožděním došlo kvůli válečným obtížím při pořizování stavebních materiálů. Akutní nedostatek jak běžné, tak kvalifikované pracovní síly; dodavatel měl pouze tři čtvrtiny potřebné pracovní síly a docházelo k vysokému obratu a absencím, což bylo způsobeno zejména špatným ubytováním a obtížemi při dojíždění. Městečko Oak Ridge bylo stále ve výstavbě a byla postavena kasárna pro ubytování pracovníků. Zvláštní ujednání s jednotlivými pracovníky zvýšila jejich morálku a snížila fluktuaci. Nakonec došlo k neobvykle silným srážkám, kdy v červenci 1943 padalo 240 mm, což je více než dvojnásobek průměru 110 mm.[34][38]
Bylo zakoupeno asi 700 malých tun (640 t) grafitových bloků Národní uhlík. Stavební posádky je začaly skládat v září 1943. Litý uran sochory pochází z Metal Hydrides, Mallinckrodt a další dodavatelé. Ty byly vytlačovány do válcových slimáků a poté konzervovány.[39] Palivové slimáky byly konzervovány, aby chránily kovový uran koroze to by nastalo, kdyby přišlo do styku s vodou, a aby se zabránilo odvětrávání plynných radioaktivních štěpných produktů, které by se mohly vytvořit při jejich ozáření. Hliník byl vybrán, protože dobře přenášel teplo, ale neabsorboval příliš mnoho neutronů.[40] Alcoa konzervování začalo 14. června 1943. General Electric a metalurgická laboratoř vyvinula novou svařovací techniku pro vzduchotěsné uzavření plechovek a zařízení pro toto bylo instalováno na výrobní lince v Alcoa v říjnu 1943.[39]
Stavba pilotního separačního zařízení byla zahájena před výběrem chemického procesu pro separaci plutonia z uranu. Až v květnu 1943 by se manažeři DuPont rozhodli použít proces fosfátu vizmutu přednostně tomu, který používá fluorid lanthanitý.[41] Proces fosfátu vizmutu vymyslel Stanley G. Thompson na University of California.[42] Plutonium mělo dva oxidační stavy; A čtyřmocný (+4) stát a šestimocný (+6) stát, s různými chemickými vlastnostmi.[43] Fosfát vizmutu (BiPO
4) byl podobný ve své krystalické struktuře jako plutonium fosfát,[44] a plutonium by bylo neseno s fosfátem vizmutu v roztoku, zatímco ostatní prvky, včetně uranu, by byly vysráženy. Plutonium bylo možné přepnout z roztoku na srážení přepnutím jeho oxidačního stavu.[45] Závod se skládal ze šesti buněk oddělených od sebe navzájem a velínu silnými betonovými zdmi. Zařízení bylo ovládáno z velínu dálkovým ovládáním kvůli radioaktivitě produkované štěpné produkty.[36] Práce byly dokončeny 26. listopadu 1943,[46] ale elektrárna nemohla fungovat, dokud reaktor nezačal vyrábět ozářené uranové slimáky.[34]
Úkon

Grafitový reaktor X-10 byl po Chicago Pile-1 druhým umělým jaderným reaktorem na světě a byl prvním reaktorem navrženým a vyrobeným pro nepřetržitý provoz.[47] Skládal se z obrovského bloku, dlouhého 24 stop (7,3 m) na každé straně, z jaderný grafit kostky o hmotnosti asi 1 500 malých tun (1 400 t), které fungovaly jako moderátor. Byli obklopeni sedm stop (2,1 m) betonu s vysokou hustotou jako radiační štít.[34] Celkově byl reaktor široký 38 stop (12 m), hluboký 47 stop (14 m) a vysoký 32 stop (9,8 m).[1] Bylo tam 36 vodorovných řad po 35 otvorech. Za každým byl kovový kanál, do kterého bylo možné vložit slimáky uranového paliva.[48] Výtah poskytoval přístup těm, kteří byli výše. Bylo použito pouze 800 (~ 64%) kanálů.[1]
Použitý reaktor kadmium - plátovaná ocel ovládací tyče. Vyrobeny z kadmia absorbujícího neutrony, mohly by omezit nebo zastavit reakci. Tři tyče o délce 8 stop (2,4 m) pronikly do reaktoru svisle a byly drženy na místě spojkou, aby vytvořily scram Systém. Byli zavěšeni na ocelových lanech navinutých kolem bubnu a drženi elektromagnetem spojka. Pokud by došlo ke ztrátě energie, spadly by do reaktoru a zastavily ho. Ostatní čtyři pruty byly vyrobeny z bór oceli a vodorovně pronikly do reaktoru ze severní strany. Dva z nich, známé jako „podložky“, byly ovládány hydraulicky. Plněné pískem hydraulické akumulátory lze použít v případě výpadku proudu. Další dvě tyče byly poháněny elektromotory.[1]
Chladicí systém sestával ze tří elektrických ventilátorů běžících rychlostí 55 000 kubických stop za minutu (1600 m3/ min). Protože byl chlazen pomocí venkovního vzduchu, mohl být reaktor v chladných dnech provozován na vyšší úroveň výkonu.[1][49] Po průchodu reaktorem byl vzduch filtrován, aby se odstranily radioaktivní částice o průměru větším než 0,00104 palce (0,0010 mm). To se postaralo o více než 99 procent radioaktivních částic. Poté byl odvětrán komínem o délce 200 stop (61 m).[1] Reaktor byl ovládán z velínu v jihovýchodním rohu ve druhém patře.[1]
V září 1942 se Compton zeptal fyzika: Martin D. Whitaker, aby vytvořil kostru obslužného personálu pro X-10.[50] Whitaker se stal zahajovacím ředitelem Clintonových laboratoří,[37] protože se semiworks stal oficiálně známým v dubnu 1943.[51] První stálý provozní personál dorazil z metalurgické laboratoře v Chicagu v dubnu 1943, do té doby začala společnost DuPont převádět své techniky na místo. Byly doplněny stovkou techniků v uniformách z armády Zvláštní ženijní oddělení. V březnu 1944 pracovalo v X-10 asi 1 500 lidí.[52]

Pod dohledem Comptona, Whitakera a Fermiho se reaktor stal kritickým 4. listopadu 1943 s asi 30 malými tunami (27 t) uranu. O týden později se zátěž zvýšila na 36 malých tun (33 t), čímž se zvýšila její výroba energie na 500 kW a do konce měsíce bylo vyrobeno prvních 500 mg plutonia.[53] Reaktor běžně pracoval nepřetržitě s 10hodinovými týdenními odstávkami kvůli doplňování paliva. Během uvedení do provozu byly bezpečnostní tyče a jedna vyrovnávací tyč zcela odstraněny. Druhá vložka byla vložena do předem určené polohy. Když bylo dosaženo požadované úrovně výkonu, byl reaktor řízen nastavením částečně zasunuté podložky.[1]
První várka konzervovaných slimáků, která měla být ozářena, byla přijata 20. prosince 1943, což umožnilo vyrobit první plutonium počátkem roku 1944.[54] Slimáci používali čistou metalízu přírodní uran, ve vzduchotěsných hliníkových plechovkách o délce 4,1 palce (100 mm) a průměru 1 palec (25 mm). Každý kanál byl naplněn 24 až 54 palivovými slimáky. Reaktor se stal kritickým s 30 malými tunami (27 t) slimáků, ale v pozdějším životě byl provozován až s 54 malými tunami (49 t). Chcete-li načíst kanál, byla odstraněna zátka absorbující záření a slimáci byli ručně vloženi do předního (východního) konce dlouhými tyčemi. Aby je mohli vyložit, byli zatlačeni až na vzdálený (západní) konec, kde spadli na a neopren deska a spadl dolů do skluzu do 20 stop hluboké (6,1 m) kaluži vody, která fungovala jako radiační štít.[1] Následující týdny skladování pod vodou umožnit rozpad radioaktivity, slimáci byli dopraveni do budovy chemické separace.[55]

V únoru 1944 ozařoval reaktor každé tři dny tunu uranu. V příštích pěti měsících se účinnost separačního procesu zlepšila, přičemž podíl obnoveného plutonia se zvýšil ze 40 na 90 procent. Úpravy v průběhu času zvýšily výkon reaktoru na 4 000 kW v červenci 1944.[50] Účinek neutronový jed xenon-135, jeden z mnoha štěpné produkty vyrobený z uranového paliva, nebyl během raného provozu grafitového reaktoru X-10 detekován. Xenon-135 následně způsobil problémy se spuštěním Hanfordu B reaktor to téměř zastavilo projekt plutonia.[56]
Polodílny X-10 fungovaly jako továrna na výrobu plutonia až do ledna 1945, kdy byla předána výzkumné činnosti. Do této doby bylo zpracováno 299 šarží ozářených slimáků.[50] V dubnu 1946 byla přidána budova radioizotopů, parní elektrárna a další struktury na podporu vzdělávacích a výzkumných misí v době míru. Všechny práce byly dokončeny do prosince 1946, k nákladům na stavbu na X-10 se přidalo dalších 1 009 000 $ a celkové náklady se zvýšily na 13 041 000 $.[36] Provozní náklady přidaly dalších 22 250 000 USD.[48]
X-10 dodala Laboratoř v Los Alamos s prvními významnými vzorky plutonia. Studie o nich Emilio G. Segrè a jeho skupina P-5 v Los Alamos odhalila, že obsahuje nečistoty ve formě izotop plutonium-240, který má mnohem vyšší spontánní štěpení rychlost než plutonium-239. To znamenalo, že by bylo velmi pravděpodobné, že plutonium zbraňová jaderná zbraň bych předurčit a během počáteční tvorby kritického množství se odfoukne.[57] Laboratoř v Los Alamos byla tedy nucena obrátit své vývojové úsilí na vytvoření jaderná zbraň implozivního typu —Daleko obtížnější výkon.[58]
Závod na chemickou separaci X-10 také ověřil proces vizmut-fosfát, který se používal v zařízeních na separaci v Hanfordu. Nakonec závod na separaci reaktorů a chemických látek poskytl neocenitelné zkušenosti pro inženýry, techniky, operátory reaktorů a bezpečnostní úředníky, kteří poté přešli na Hanford stránky.[55]
Mírové použití

Po skončení války se grafitový reaktor stal prvním zařízením na světě, které vyrábělo radioaktivní izotopy pro mírové účely.[1][59] 2. srpna 1946 Národní laboratoř v Oak Ridge režisér Eugene Wigner představil malou nádobu uhlík-14 řediteli nemocnice Barnard Free Skin and Cancer Hospital pro lékařské použití v nemocnici v St. Louis, Missouri. Následné zásilky radioizotopů jód-131, fosfor-32, uhlík-14 a molybden-99 /technecium-99m, byly pro vědecké, lékařské, průmyslové a zemědělské účely.[60]
Grafický reaktor X-10 byl po dvaceti letech používání odstaven 4. listopadu 1963.[61] Bylo označeno a Národní kulturní památka 21. prosince 1965,[1][62] a přidal do Národní registr historických míst dne 15. října 1966.[62] V roce 1969 Americká společnost pro kovy uvedla jako mezník pro své příspěvky k pokroku věda o materiálech a technologie,[47] a v roce 2008 byla označena jako Národní kulturní památka podle Americká chemická společnost.[60] Velín a čelo reaktoru jsou přístupné veřejnosti během plánovaných prohlídek nabízených přes Americké muzeum vědy a energie.[63]
Podobné reaktory
The Brookhaven National Laboratory (BNL) Graphite Research Reactor byl prvním jaderným reaktorem, který byl postaven ve Spojených státech po druhé světové válce.[64] Vedené Lyle Benjamin Borst, stavba reaktoru začala v roce 1947 a poprvé dosáhla kritičnosti 22. srpna 1950. Reaktor se skládal z krychle o hmotnosti 700 tun (640 t) a 25 stop (7,6 m) poháněné přírodním uranem.[65] Jeho hlavním posláním byl aplikovaný jaderný výzkum v medicíně, biologii, chemii, fyzice a jaderném inženýrství.[66] Jedním z nejvýznamnějších objevů v tomto zařízení byl vývoj výroby molybden-99 / technecium-99m, které se dnes používá v desítkách milionů lékařských diagnostických postupů ročně, což z něj činí nejčastěji používaný lékařský radioizotop. Výzkumný reaktor BNL Graphite Research Reactor byl odstaven v roce 1969 a plně vyřazen z provozu v roce 2012.[67]
Když Británie v roce 1946 začala plánovat stavbu jaderných reaktorů na výrobu plutonia pro zbraně, bylo rozhodnuto postavit dvojici vzduchem chlazených grafitových reaktorů podobných grafitovému reaktoru X-10 v Windscale. Byl použit přírodní uran, protože obohacený nebyl k dispozici a podobně byl jako moderátor neutronů zvolen grafit beryllia byl toxický a těžko vyrobitelný, zatímco těžká voda byla nedostupná.[68] Uvažovalo se o použití vody jako chladicí kapaliny, ale existovaly obavy z možnosti katastrofy jaderné zhroucení na hustě osídlených britských ostrovech, pokud selhal chladicí systém.[69] Helium bylo opět preferovanou volbou jako chladicí plyn, ale jeho hlavním zdrojem byly Spojené státy a do roku 1946 McMahonův zákon Spojené státy by ji nedodaly na výrobu jaderných zbraní,[70] nakonec bylo zvoleno chlazení vzduchem.[71] Stavba začala v září 1947 a oba reaktory byly uvedeny do provozu v říjnu 1950 a červnu 1951.[72] Oba byli po katastrofě vyřazeni z provozu Oheň ve větru v říjnu 1957.[73] Byli by posledními velkými vzduchem chlazenými reaktory produkujícími plutonium; pokračování Spojeného království Magnox a AGR použité vzory oxid uhličitý namísto.[74]
Od roku 2016[Aktualizace], je stále v provozu další reaktor podobné konstrukce jako grafitový reaktor X-10, belgický reaktor BR-1 SCK • CEN, nacházející se v Mol, Belgie.[75] Financováno prostřednictvím belgické vývozní daně z uranu a vybudováno za pomoci britských odborníků,[76] výzkumný reaktor o výkonu 4 MW se poprvé stal kritickým 11. května 1956.[77][78] Používá se pro vědecké účely, například analýza aktivace neutronů, experimenty s neutronovou fyzikou, kalibrace jaderných měřicích zařízení a výroba křemík dopovaný neutronovou transmutací.[79][80]
Poznámky
- ^ A b C d E F G h i j k Rettig, Polly M. (8. prosince 1975). Národní registr historických míst - nominace: reaktor X-10, grafitový reaktor (pdf). Služba národního parku. a Doprovodné tři fotografie, interiér, nedatováno (32 KB)
- ^ Rhodes 1986, s. 251–254.
- ^ Rhodes 1986, str. 256–263.
- ^ Jones 1985, s. 8–10.
- ^ Nadace pro atomové dědictví. „Einsteinův dopis Franklinovi D. Rooseveltovi“. Archivovány od originál 27. října 2012. Citováno 26. května 2007.
- ^ Nadace pro atomové dědictví. „Pa, toto vyžaduje akci!“. Archivovány od originál 29. října 2012. Citováno 26. května 2007.
- ^ Jones 1985, s. 14–15.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, s. 36–38.
- ^ A b Hewlett & Anderson 1962, str. 46–49.
- ^ A b Anderson 1975, str. 82.
- ^ Salvetti 2001, str. 192–193.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 50–51.
- ^ Jones 1985, str. 91.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 54–55.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, s. 180–181.
- ^ Rhodes 1986, str. 399–400.
- ^ A b C d Jones 1985, s. 46–47.
- ^ A b C Oak Ridge National Laboratory 1963, s. 3–4.
- ^ Jones 1985, s. 67–72.
- ^ Jones 1985, str. 69.
- ^ Fine & Remington 1972, str. 134–135.
- ^ Jones 1985, s. 108–112.
- ^ Holl, Hewlett & Harris 1997, s. 20–21.
- ^ A b Hewlett & Anderson 1962, s. 190–193.
- ^ Compton 1956, str. 172.
- ^ Holl, Hewlett & Harris 1997, str. 8.
- ^ Compton 1956, str. 173.
- ^ Oak Ridge National Laboratory 1963, s. 3–4, 18.
- ^ Jones 1985, s. 107, 192–193.
- ^ Weinberg 1994, s. 22–24.
- ^ Jones 1985, s. 191–193.
- ^ Jones 1985, str. 204–205.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 207.
- ^ A b C d Jones 1985, str. 204–206.
- ^ Manhattan District 1947, str. 2.4–2.6.
- ^ A b C Manhattan District 1947, str. S3.
- ^ A b Hewlett & Anderson 1962, str. 207–208.
- ^ Manhattan District 1947, s. 2.7–2.8.
- ^ A b Hewlett & Anderson 1962, str. 209–210.
- ^ Smyth 1945, str. 146–147.
- ^ Jones 1985, str. 194.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 185.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 89.
- ^ Gerber 1996, str. 4-1.
- ^ Gerber 1996, str. 4-7.
- ^ Manhattan District 1947, str. S2.
- ^ A b „Historie divize kovů a keramiky ORNL, 1946–1996“ (PDF). Národní laboratoř v Oak Ridge. ORNL / M-6589. Archivovány od originál (PDF) 28. ledna 2015. Citováno 25. ledna 2015.
- ^ A b Manhattan District 1947, str. S4.
- ^ Manhattan District 1947, str. S5.
- ^ A b C Jones 1985, str. 209.
- ^ Jones 1985, str. 204.
- ^ Jones 1985, str. 208.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 211.
- ^ Manhattan District 1947, str. S7.
- ^ A b „Grafitový reaktor X-10“. Úřad pro správu. Ministerstvo energetiky Spojených států. Citováno 13. prosince 2015.
- ^ Hewlett & Anderson 1962, str. 306–307.
- ^ Hoddeson a kol. 1993, str. 228.
- ^ Hoddeson a kol. 1993, str. 240–244.
- ^ Creager 2013, str. 68.
- ^ A b „Mírové využití radioizotopů v Oak Ridge uváděno jako chemická značka“. Americká chemická společnost. 25. února 2008. Citováno 12. prosince 2015.
- ^ Oak Ridge National Laboratory 1963, str. 1.
- ^ A b „Reaktor X-10, Oak Ridge National Laboratory“. Program národních historických památek. Služba národního parku. Archivovány od originál 9. května 2015. Citováno 7. října 2008.
- ^ „Veřejné prohlídky“. Národní laboratoř v Oak Ridge. Archivováno od originálu 22. prosince 2015. Citováno 12. prosince 2015.
- ^ Mann, Martin (1. dubna 1949). „USA osvětlují novou atomovou hromadu míru“. Populární věda. 154 (4). ISSN 0161-7370.
- ^ Cotsalas, Valerie (13. února 2000). „Starý reaktor Brookhaven Lab je konečně demontován“. The New York Times. ISSN 0362-4331. Citováno 13. února 2016.
- ^ "Brookhaven Graphite Research Reactor History". Brookhaven National Laboratory. Archivovány od originál dne 14. března 2013. Citováno 13. února 2016.
- ^ „Laboratoř Brookhaven dokončila vyřazení reaktoru Graphite Research Reactor z provozu: Jádro reaktoru a související struktury byly úspěšně odstraněny; odpad byl odeslán mimo lokalitu k likvidaci. Úřad pro environmentální management. Ministerstvo energetiky Spojených států. 1. září 2012. Citováno 13. února 2016.
- ^ Gowing & Arnold 1974, str. 277–278.
- ^ Arnold 1992, s. 9–11.
- ^ Gowing & Arnold 1974, str. 285–286.
- ^ Gowing & Arnold 1974, str. 404.
- ^ Arnold 1992, str. 15.
- ^ Arnold 1992, s. 122–123.
- ^ Hill 2013, s. 18–20.
- ^ „Belgian Reactor 1 - BR1“. SCK • Vědecká platforma CEN. Belgické centrum jaderného výzkumu. Citováno 12. února 2016.
- ^ Buch & Vandenlinden 1995, str. 120.
- ^ Helmreich, Jonathan E. (1990). „Jednání o belgické vývozní dani uranu z roku 1951“ (PDF). Revue Belge de Philologie et d'Histoire. 68 (2): 320–351. doi:10,3406 / rbph.1990,3713.
- ^ Helmreich, Jonathan E. (1996). „Zahraniční politika USA a Belgické Kongo v 50. letech“. Historik. 58 (2): 315–328. doi:10.1111 / j.1540-6563.1996.tb00951.x. ISSN 1540-6563.
- ^ „BR1 - Belgian Reactor 1“. SCK • CEN. Belgické centrum jaderného výzkumu. Archivovány od originál 4. července 2013. Citováno 8. října 2008.
- ^ „2006 → 50. výročí BR1“ (PDF) (francouzsky). Belgické centrum jaderného výzkumu. 2006. Archivovány od originál (PDF) 16. srpna 2006. Citováno 17. prosince 2015.
Reference
- Arnold, Lorna (1992). Windscale 1957: Anatomy of a Nuclear Accident. Macmillana. ISBN 978-0-333-65036-3.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Anderson, Herbert L. (1975). „Asistence Fermi“. Ve Wilson, Jane (ed.). All in our time: The Reminiscences of Twelve Nuclear Pioneers. Chicago: Bulletin of Atomic Scientists. str. 66–104. OCLC 1982052.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Buch, Pierre; Vandenlinden, Jacques (1995). L'uranium, La Belgique et les Puissances: Marché de dupes, ou, šéfkuchař diplomatique? (francouzsky). De Boeck Supérieur. p. 120. ISBN 978-2-8041-1993-5.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Compton, Arthur (1956). Atomic Quest. New York: Oxford University Press. OCLC 173307.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Creager, Angela N. H. (2013). Life Atomic: Historie radioizotopů ve vědě a medicíně. University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-01794-5.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Dobře, Lenore; Remington, Jesse A. (1972). Sbor inženýrů: Stavba ve Spojených státech (PDF). Washington, DC: Centrum vojenské historie armády Spojených států. OCLC 834187. Citováno 25. srpna 2013.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Gerber, Michele (červen 1996). Příběh výroby plutonia na webu Hanford: Historie procesů a zařízení (PDF). Washington DC.: Ministerstvo energetiky Spojených států. OCLC 68435718. HC-MR-0521. Citováno 17. dubna 2017.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Gowing, Margaret; Arnold, Lorna (1974). Nezávislost a zastrašování: Británie a atomová energie 1945–52, svazek II: Provádění politiky. Londýn: Macmillan.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Hewlett, Richard G.; Anderson, Oscar E. (1962). Nový svět, 1939–1946 (PDF). University Park, Pensylvánie: Pennsylvania State University Press. ISBN 978-0-520-07186-5. OCLC 637004643. Citováno 26. března 2013.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Hill, C. N. (2013). Atomic Empire: a Technical History of the Rise and Fall of the British Atomic Energy Program. London: Imperial College Press. ISBN 978-1-908977-41-0. OCLC 857066061.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Hoddeson, Lillian; Henriksen, Paul W .; Meade, Roger A .; Westfall, Catherine L. (1993). Kritické shromáždění: Technická historie Los Alamos během Oppenheimerových let, 1943–1945. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-44132-2. OCLC 26764320.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Holl, Jack M .; Hewlett, Richard G.; Harris, Ruth R. (1997). Argonne National Laboratory, 1946–1996. Urbana, Illinois: University of Illinois Press. ISBN 978-0-252-02341-5.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Jones, Vincent (1985). Manhattan: Armáda a atomová bomba (PDF). Washington, DC: Centrum vojenské historie armády Spojených států. OCLC 10913875. Citováno 25. srpna 2013.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Manhattan District (1947). Historie okresu Manhattan, kniha IV, svazek 2 - Pile Project X-10 - Clinton Laboratories (PDF). Washington, D.C .: Manhattan District.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Oak Ridge National Laboratory (1963). ONRL grafitový reaktor (PDF). Archivovány od originál (PDF) 11. února 2017. Citováno 13. prosince 2015.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Rhodes, Richarde (1986). Výroba atomové bomby. London: Simon & Schuster. ISBN 978-0-671-44133-3.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Salvetti, Carlo (2001). „Zrození jaderné energie: Fermiho hromada“. In Bernardini, C .; Bonolis, Luisa (eds.). Enrico Fermi: Jeho dílo a odkaz. Bologna: Società Italiana di Fisica: Springer. str.177–203. ISBN 978-88-7438-015-2. OCLC 56686431.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Smyth, Henry DeWolf (1945). Atomová energie pro vojenské účely; oficiální zpráva o vývoji atomové bomby pod záštitou vlády Spojených států, 1940–1945. Princeton: Princeton University Press. ISBN 978-0-8047-1722-9.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
- Weinberg, Alvin (1994). První jaderná éra: Život a doba technologického ustalovače. New York: AIP Press. ISBN 978-1-56396-358-2.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
Další čtení
- Snell, Arthur H .; Weinberg, Alvin M. (1964). "Historie a úspěchy grafitového reaktoru Oak Ridge". Fyzika dnes. 17 (8): 32. Bibcode:1964PhT .... 17h..32S. doi:10.1063/1.3051739. ISSN 0031-9228.
externí odkazy
- „Webová stránka ORNL o grafitovém reaktoru“. Národní laboratoř v Oak Ridge. Archivovány od originál 12. ledna 2010.
- „Veřejné prohlídky“. Národní laboratoř v Oak Ridge. Citováno 12. prosince 2015.
- „Informační systém národního registru - reaktor X-10, národní laboratoř Oak Ridge“. Národní registr historických míst. Služba národního parku. 15. dubna 2008.
Tento článek zahrnujepublic domain materiál z Ministerstvo energetiky Spojených států dokument: „Grafitový reaktor X-10“. Citováno 13. prosince 2015.