1957 жылғы Ұлыбританиядағы ядролық апат

Кіріспе

1957 жылғы 10 қазандағы Виндскаль өрті Ұлыбритания тарихындағы ең ауыр ядролық апат және әлемдегі ең ірі апаттардың бірі болып саналады. Халықаралық ядролық оқиғалар шкаласы бойынша 7 деңгейдің 5-ші деңгейіне бағаланды. Өрт Англияның солтүстік-батыс жағалауындағы Камберлендте (қазіргі Селлафилд, Камбрия) орналасқан екі реакторлық Виндскаль кешенінің 1-ші бөлімінде болды. Екі графитпен баяулатылған реактор, сол кезде "қазан" деп аталған, британдық соғыстан кейінгі атом бомбасы жобасының бір бөлігі ретінде салынған. Виндскаль қазандық №1 1950 жылдың қазанында іске қосылды, ал №2 қазандық 1951 жылдың маусымында іске қосылды. Өрт үш күн бойы жанып, Ұлыбритания және Еуропаның қалған бөліктеріне тараған радиоактивті шөгінділерді шығарды. 1957 жылдың көктемінде, өртке дейін бірнеше ай бұрын, радиоактивті материалдың ағып кетуі болды, нәтижесінде стронций-90 изотоптары қоршаған ортаға тарады. Бұл оқиға да кейінгі өрт сияқты, британ үкіметі тарапынан жасырылды.

Өмірбаян

1938 жылдың желтоқсанында Отто Хан мен Фриц Страссманның, 1934 жылы Ида Ноддак болжағаннан кейін, және Лиза Майтнер мен Отто Фриш түсіндіріп, атағаннан кейін ядролық бөлінуді жасай алу мүмкіндігі туды, бұл өте қуатты атом бомбасын жасауға жол ашты. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Бирмингем университетіндегі Фриш пен Рудольф Пейерлс таза уран-235 металл шарларының сындық массасын есептеп, олардың мыңдаған тонна динамиттен де күшті жарылуға қабілетті екенін анықтады. Осыған жауап ретінде британдық үкімет "Тюб Аллойс" (Tube Alloys) кодолық атымен атом бомбасын жасау жобасын бастады. 1943 жылдың тамызындағы Квебек келісімі "Тюб Аллойс" пен американдық "Манхэттен" жобасын біріктірді. "Манхэттен" жобасына британдықтардың үлесін басқарған Джеймс Чадвик американдықтармен тығыз және табысты серіктестік орнатты және британдықтардың толыққанды және адал қатысуын қамтамасыз етті. Соғыс аяқталғаннан кейін Ұлыбритания мен АҚШ арасындағы "ерекше қарым-қатынас" айтарлықтай әлсіреп кетті. Британдық үкімет Американың ядролық технологияны ортақ жаңалық деп санайтындықтан, онымен бөлісуді жалғастыра береді деп күткен, бірақ соғыс аяқталғаннан кейін ақпарат алмасу шектеулі болды. 1946 жылғы "Атом энергиясы туралы заң" (МакМахон заңы) техникалық ынтымақтастықты ресми түрде тоқтатты. Оның "құпия деректерге" бақылауы АҚШ-тың одақтастарына ақпарат алуға мүмкіндік бермеді. Британдық үкімет мұны Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін болған оқшаулану саясатының қайта жаңғыруы деп қарады. Бұл Ұлыбританияның агрессорға қарсы жалғыз күресуге тура келуі мүмкін екенін көрсетті. Сондай-ақ, Ұлыбритания өзінің үлкен держава мәртебесін жоғалтып, әлемдік істердегі ықпалын жоғалтуы мүмкін деген қорқыныш туды. Ұлыбритания Премьер-Министрі Клемент Эттли 1945 жылдың 10 тамызында жаңа ядролық қару бағдарламасының мүмкіндігін зерттеу үшін Кабинеттің кіші комитетін – Gen 75 комитетін (бейресми түрде "Атом бомбасы комитеті" деп аталды) құрды. "Тюб Аллойс" дирекциясы 1945 жылдың 1 қарашасында Ғылыми және өнеркәсіптік зерттеулер департаментінен Тауарлар министрлігіне ауыстырылды, ал Лорд Портал Атом энергиясының өндіріс бақылаушысы (CPAE) болып тағайындалды, ол тікелей Премьер-Министрге қол жеткізе алатын. Джон Коккрофттың басшылығымен Оксфордтың оңтүстігіндегі RAF Харвеллде Атом энергиясын зерттеу мекемесі (AERE) құрылды. Кристофер Хинтон Ланкаширдегі Спрингфилдс қаласында уран металл зауытын, Камбриядағы Виндскейлде ядролық реакторларды және плутоний өңдеу қондырғыларын қамтитын жаңа ядролық қару қондырғыларын жобалау, салу және пайдалануды қадағалауға келісті. Ол өзінің штабын 1946 жылдың 4 ақпанында Ланкаширдегі Рислидегі бұрынғы Корольдік қару-жарақ фабрикасында орналастырды. 1946 жылдың шілдесінде Штаб басшылары комитеті Ұлыбританияның ядролық қару алуын ұсынды. Олардың бағалауынша, 1957 жылға қарай 200 бомба қажет болады. 1947 жылдың 8 қаңтарында Gen 75 комитетінің кіші комитеті – Gen 163 комитеті атом бомбаларын әзірлеуді жалғастыруға келісті және Порталдың Пенниді, қазір Кенттегі Форт-Халстедтегі қару-жарақ зерттеулерінің бас инспекторы (CSAR) әзірлеу жұмысына жауапты ету туралы ұсынысын мақұлдады. Бұл жоба "Жоғары жарылғыш зерттеулері" (High Explosive Research) деп аталды. Пенни "бірінші дәрежелі державаның анықтамасы – атом бомбасын жасауы және біз бұл сынақтан өтуіміз керек немесе осы ел ішінде де, халықаралық аренада да беделімізді жоғалтамыз" деді.

The December 1938 discovery of nuclear fission by Otto Hahn and Fritz Strassmann following its prediction by Ida Noddack in 1934 and its explanation and naming by Lise Meitner and Otto Frisch raised the possibility that an extremely powerful atomic bomb could be created. During the Second World War, Frisch and Rudolf Peierls at the University of Birmingham calculated the critical mass of a metallic sphere of pure uranium 235, and found that as little as might explode with the power of thousands of tons of dynamite. In response, the British government initiated an atomic bomb project, codenamed Tube Alloys. The August 1943 Quebec Agreement merged Tube Alloys with the American Manhattan Project. As overall head of the British contribution to the Manhattan Project, James Chadwick forged a close and successful partnership with the Americans, and ensured that British participation was complete and wholehearted. After the war ended, the Special Relationship between Britain and the United States "became very much less special". The British government had assumed that America would continue to share nuclear technology, which it considered a joint discovery, but little information was exchanged immediately after the war. The Atomic Energy Act of 1946 (McMahon Act) officially ended technical cooperation. Its control of "restricted data" prevented the United States' allies from receiving any information. The British government saw this as a resurgence of United States isolationism akin to that which had occurred after the First World War. This raised the possibility that Britain might have to fight an aggressor alone. It also feared that Britain might lose its great power status, and therefore its influence in world affairs. The Prime Minister of the United Kingdom, Clement Attlee, set up a cabinet sub committee, the Gen 75 Committee (known informally as the "Atomic Bomb Committee"), on 10 August 1945 to examine the feasibility of a renewed nuclear weapons programme. The Tube Alloys Directorate was transferred from the Department of Scientific and Industrial Research to the Ministry of Supply on 1 November 1945, and Lord Portal was appointed Controller of Production, Atomic Energy (CPAE), with direct access to the Prime Minister. An Atomic Energy Research Establishment (AERE) was established at RAF Harwell, south of Oxford, under the directorship of John Cockcroft. Christopher Hinton agreed to oversee the design, construction and operation of the new nuclear weapons facilities, which included a uranium metal plant at Springfields in Lancashire, and nuclear reactors and plutonium processing facilities at Windscale in Cumbria. He established his headquarters in a former Royal Ordnance Factory at Risley in Lancashire on 4 February 1946. In July 1946, the Chiefs of Staff Committee recommended that Britain acquire nuclear weapons. They estimated that 200 bombs would be required by 1957. The 8 January 1947 meeting of the Gen 163 Committee, a subcommittee of the Gen 75 Committee, agreed to proceed with the development of atomic bombs, and endorsed Portal's proposal to place Penney, now the Chief Superintendent Armament Research (CSAR) at Fort Halstead in Kent, in charge of the development effort, which was codenamed High Explosive Research. Penney contended that "the discriminative test for a first class power is whether it has made an atomic bomb and we have either got to pass the test or suffer a serious loss of prestige both inside this country and internationally."

Желдің шарықтауыш үйірлері

Соғыс кезіндегі «Түзек қорытпалары» және «Манхэттен жобасы» жобаларына қатысқан британдық ғалымдар бөлініп шығатын материалдарды өндіру туралы мол білімге ие болды. Америкалықтар екі түрлі уран – 235 және плутоний жасап, уранды байытудың үш әртүрлі әдісін қолданды. Жоғары жарылғыш зерттеулер уран-235 немесе плутонийге бағытталуы керек пе деген шешімді ертерек қабылдау қажет болды. Барлығы американдықтар сияқты барлық мүмкіндіктерді зерттегісі келсе де, соғыстан кейінгі британ экономикасының қаржысы немесе білікті жұмыс күші жеткіліксіз болуы мүмкін еді. Британияда қалған ғалымдар уран-235-ті жақтады, ал Америкада жұмыс істегендер плутонийді қолдады. Олардың есебуынша, уран-235 бомбасына плутонийді пайдаланатын бомбаға қарағанда ТНТ-ның жартысын өндіру үшін 10 есе көп бөлініп шығатын материал қажет болар еді. Ядролық реакторлардың құны әртүрлі бағаланды, бірақ уран байыту зауыты реактормен бірдей атом бомбаларын өндіру үшін он есе қымбатқа түсері есептелді. Сондықтан плутонийдің пайдасына шешім қабылданды. Реакторлар қысқа мерзімде Камберлендтегі Сискал ауылының жанында салынды. Олар 1-ші және 2-ші жел бағаналары деп аталды және бір-бірінен бірнеше жүз метр қашықтықта орналасқан үлкен бетон ғимараттарда орналасқан. Реакторлардың өзегі графиттен жасалған үлкен блоктан тұрады, ондағы көлденең арналар отын картридждері үшін бұрғыланған. Әрбір картридж уран таяқшасынан тұрады, ұзындығы шамамен бір метрдей, оны ауадан қорғау үшін алюминий цилиндріне салынған, себебі уран қызғанда өте реактивті болады және тұтанады. Картридждің қабырғалары болды, реактордағы отын таяқшаларын салқындату үшін қоршаған ортамен жылу алмасуға мүмкіндік берді. Таяқшалар ядроның алдыңғы жағына, «жану бетіне» салынып, жаңа таяқшалар есептелген жылдамдықпен қосылды. Бұл басқа картридждерді реактордың артқы жағына қарай итеріп, оларды «ауыстыру бетінен» суға толы каналға құлатып, оларды жинауға мүмкіндік берді. Ядродағы тізбекті реакция уранды әртүрлі изотоптарға, соның ішінде плутонийға айналдырды, ол химиялық өңдеу арқылы басқа материалдардан бөлінді. Плутоний қару-жарақ мақсатына арналғандықтан, отынның жануын төмен деңгейде ұстау қажет болды, ауыр плутоний изотоптарының, мысалы, плутоний-240 және плутоний-241 өндірісін азайту үшін. Бастапқыда ядроны B реакторы сияқты сумен салқындату жоспарланған, онда графиттегі арналар арқылы судың тұрақты ағыны құйылды. Сумен салқындату конструкциясымен байланысты екі мәселе болды. Біріншісі – жоғары тазалықтағы судың көп көлемін жеткізу, онсыз отын картридждері тез тозып кетеді. Бұл орын да қашық болуы керек еді, және теңізге жақын болуы керек еді, радиоактивті қалдықтарды шығаруға болатындықтан. Бұл талаптарға сәйкес келетін жалғыз орын (Британияда) Арисайг маңындағы Морар көлінің жанында болды. Алайда, Морар көліндегі хлордың жоғары құрамы суды тазартудың үлкен және күрделі қондырғысын қажет ететін еді. Осы факторлар жобаның екі жылға кейінге қалдырылуы мүмкін екенін көрсетті. Сондай-ақ, салқындату сұйықтығы жоғалған жағдайда сумен салқындатылған жүйенің апатты сәтсіздікке ұшырауы мүмкін екеніне қатысты үлкен алаңдаушылық болды. Бұл реактордың бірнеше секунд ішінде бақылаудан шығып, жарылуына әкелуі мүмкін еді. Ханфордта бұл мүмкіндікке 48 шақырымдық эвакуациялық жол салу арқылы, осы жағдай орын алған жағдайда қызметкерлерді эвакуациялау және орынды тастап кету арқылы қарастырылды. Егер Ұлыбританияда осындай оқиға орын алса, 30 мильдік аумақты тастап кетуге болатын орын болмағандықтан, дизайнерлер пассивті қауіпсіз салқындату жүйесін қалаған. Судың орнына олар реакторды қалыпты және сөндіру жағдайларында салқындату үшін жеткілікті ауа ағынын жасай алатын 400 фут (122 м) биіктік түтін арқылы желдеткіштер арқылы және сыртқа шығатын екі қосалқы желдеткішпен (және қажет болған кезде төрт сөндіру желдеткішімен) басқарылатын ауа салқындатуды қолданды. Түтін ядродағы арналар арқылы ауаны тартқызатын, отынды картридждердегі қабырғалар арқылы салқындататын етіп орналастырылған. Құрылыс кезінде физик Теренс Прайс, егер, мысалы, жаңа картридж тым күшпен енгізілсе, онда отын картриджінің ашылуы мүмкін екенін қарастырды, бұл каналдың артқы жағында салыстырмалы түрде тар су арнасынан өтіп, оның артындағы еденге құлап кетуіне әкелуі мүмкін. Ыстық сәулеленген уран отқа түсіп, ұсақ уран тотығы шаңмен өртеліп, қашып кетеді. Кездесуде ол мәселені көтеріп, түтіндіктерге сүзгілер қосуды ұсынды, бірақ оның мәселесі өте қиын деп есептелді және тіркемеге тіркелмеді. Жобалық топты басқаратын сер Джон Кокрофт сүзгілерді орнатуға бұйрық берді. Оларды түтіндіктердің құрылысы басталғаннан кейін негізге орнату мүмкін болмады, сондықтан олар жерде жасалып, түтіндіктердің бетоны қатып қалғаннан кейін жоғары көтеріліп орнатылды. Олар «Кокрофттың ақымақтығы» деп аталды, себебі көптеген адамдар олардың тудырған кешігуін және жоғары құнын қажетсіз ысырап деп есептеді. Өрт кезінде сүзгілер радиоактивті шаңның шамамен 95% -ін ұстап алып, Солтүстік Англияның көп бөлігін үлкен ластанудан сақтап қалды. Теренс Прайс «ақымақтық сөзі оқиғадан кейін тиімді болған жоқ» деді. Ақырында, Прайс қаушеленгендері орын алды. Су арнасын өткіріп алмаған картридждердің саны соншалықты көп болды, қызметкерлер түтін арналарында қалап, картридждерді суға қайта жинап алу үшін қалыпты жағдайға келді. Басқа жағдайларда отын картридждері арналарда тұрып қалып, ядроның ішінде жарылып кетті. Осы сақтық шараларына және түтін сүзгілеріне қарамастан, ғалым Фрэнк Лесли орынның және ауылдың айналасында радиоактивтілікті анықтады, бірақ бұл ақпарат құпия сақталды, тіпті станция қызметкерлерінен де жасырылды.

Through their participation in the wartime Tube Alloys and Manhattan Project, British scientists had considerable knowledge of the production of fissile materials. The Americans had created two kinds, uranium 235 and plutonium, and had pursued three different methods of uranium enrichment. An early decision had to be made as to whether High Explosive Research should concentrate on uranium 235 or plutonium. While everyone would have liked to pursue every avenue, like the Americans had, it was doubtful whether the cash strapped post war British economy could afford the money or the skilled manpower that this would require. The scientists who had remained in Britain favoured uranium 235, but those who had been working in America were strongly in favour of plutonium. They estimated that a uranium 235 bomb would require ten times the fissile material as one using plutonium to produce half the TNT equivalent. Estimates of the cost of nuclear reactors varied, but it was reckoned that a uranium enrichment plant would cost ten times as much to produce the same number of atomic bombs as a reactor. The decision was therefore taken in favour of plutonium. The reactors were built in a short time near the village of Seascale, Cumberland. They were known as Windscale Pile 1 and Pile 2, housed in large concrete buildings a few hundred feet apart. The core of the reactors consisted of a large block of graphite with horizontal channels drilled through it for the fuel cartridges. Each cartridge consisted of a uranium rod about long encased in an aluminium canister to protect it from the air, as uranium becomes highly reactive when hot and can catch fire. The cartridge was finned, allowing heat exchange with the environment to cool the fuel rods while they were in the reactor. Rods were pushed in the front of the core, the "charge face", with new rods being added at a calculated rate. This pushed the other cartridges in the channel towards the rear of the reactor, eventually causing them to fall out the back, the "discharge face", into a water filled channel where they cooled and could be collected. The chain reaction in the core converted the uranium into a variety of isotopes, including some plutonium, which was separated from the other materials using chemical processing. As this plutonium was intended for weapons purposes, the burnup of the fuel would have been kept low to reduce production of the heavier plutonium isotopes like plutonium 240 and plutonium 241. The design initially called for the core to be cooled like the B Reactor, which used a constant supply of water that poured through the channels in the graphite. There were two issues associated with a water cooled design. The first was the supply of large volumes of high purity water, without which the fuel cartridges would quickly corrode. This site also had to be in a remote location, and close to the sea so that radioactive effluents could be discharged. The only site that met these criteria (in Britain) was next to Loch Morar, near Arisaig. However, the high chlorine content in Loch Morar meant that a large and complex water purification plant would be required. These factors meant that the project risked being delayed by two years. There was also considerable concern that a water cooled system was subject to catastrophic failure in the event of a loss of coolant accident. This would cause the reactor to run out of control in seconds , potentially exploding. At Hanford, this possibility was dealt with by constructing a 30 mile (48 km) escape road to evacuate the staff were this to occur, abandoning the site. Lacking any location where a 30 mile area could be abandoned if a similar event were to occur in the UK, the designers desired a passively safe cooling system. In place of water, they used air cooling driven by two auxiliary fans (and four shutdown fans when required) through the piles and out through a 400 feet (122 m) tall chimney, which could create enough airflow to cool the reactor under normal and shutdown operating conditions. The chimney was arranged so it pulled air through the channels in the core, cooling the fuel via fins on the cartridges. During construction, physicist Terence Price considered the possibility of a fuel cartridge splitting open if, for example, a new cartridge were inserted too forcefully, causing the one at the back of the channel to fall past the relatively narrow water channel and break on the floor behind it. The hot irradiated uranium could catch fire, and the fine uranium oxide dust would be blown up the chimney and escape. Raising the issue at a meeting, he suggested filters be added to the chimneys, but his concerns were dismissed as too difficult to deal with and not even recorded in the minutes. Sir John Cockcroft, leading the project team, was sufficiently alarmed to order the filters. They could not be installed at the base as construction of the chimneys had already begun, and were constructed on the ground then winched into position at the top once the chimney's concrete had set. They became known as "Cockcroft's Folly" as many regarded the delay they caused and their great expense to be a needless waste. During the fire the filters trapped about 95% of the radioactive dust and saved much of northern England from greater contamination. Terence Price said "the word folly did not seem appropriate after the accident". In the end, Price's concerns came to pass. So many cartridges missed the water channel that it became routine for staff to walk through the chimney ductwork with shovels and scoop the cartridges back into the water. On other occasions, fuel cartridges became stuck in the channels and burst open while still in the core. In spite of these precautions and the stack filters, scientist Frank Leslie discovered radioactivity around the site and the village, but this information was kept secret, even from the staff at the station.

Вигнер энергиясы

Пайл-2 іске қосылғаннан және жұмыс істеуге кіріскеннен кейін, ядролық температураның түсіндіріле алмайтын жоғарылауы байқалды. Американдықтар мен кеңестіктерден өзгеше, британдықтардың графиттің нейтрондар әсеріне қалай әрекет ететіні туралы тәжірибесі шамалы болды. Венгр-американдық физик Юджин Вигнер графиттің нейтрондармен бомбаланғанда кристалдық құрылымында бұзылыстар пайда болатынын және осының нәтижесінде потенциалдық энергия жиналатынын анықтады. Егер бұл энергия жинала берсе, ол күшті жылу толқыны түрінде кенеттен шығарып жіберуі мүмкін. Америкалықтар бұл мәселе туралы бұрыннан ескертіп келді, тіпті мұндай шығарылым реакторда өртке әкелуі мүмкін екенін де айтқан. Осылайша, британдық жобада қатаң кемшілік болды. Бұл шешімдік шара Windscale-де үнемі қолданылып келді, бірақ жылдар өте келе сақталған энергияны шығару қиындап келді.

Тритий өндіру

Уинстон Черчилль Ұлыбританияны сутек бомбасын жасауға ресми міндеттеме берді және ғалымдарға оны жасау үшін қысқа мерзім белгіледі. Бұл, АҚШ және КСРО 1958 жылы күшіне енетін сынақтарға тыйым салу және мүмкін қарусыздану келісімдері бойынша жұмыс бастағаннан кейін жылдамдатылды. Осы мерзімге үлгеру үшін қажетті тритийді өндіру үшін жаңа реактор салуға мүмкіндік болмады, сондықтан Windscale Pile 1 отын жүктемелеріне байытылған уран және литий-магний қосылды, соңғысы нейтрондық бомбалау кезінде тритий өндіретін еді. Бұл материалдардың барлығы өте жанғыш болды, сондықтан Windscale қызметкерлерінің көпшілігі жаңа отын жүктемелерінің туа біткен қауіптері туралы мәселе көтерді. Бұл алаңдаулықтар ескерілмеді. Олардың алғашқы сутек бомбасының сынағы сәтсіз аяқталғаннан кейін, оның орнына үлкен термоядролық фиссиондық қару жасау туралы шешім қабылданды. Бұл үшін тритийдің бес есе көп мөлшері қажет болды және оны сынақ мерзімі жақындағандықтан, мүмкіндігінше жылдам өндіру қажеттілігі туды. Өндіріс деңгейін арттыру үшін олар бұрын платоний өндірісін арттыруда сәтті қолданған тәсілді пайдаланды: отын картридждеріндегі салқындатқыш қанаттардың мөлшерін азайту арқылы отын жүктемесінің температурасын арттыра алды, бұл нейтрондық байыту деңгейінің шағын, бірақ пайдалы өсуіне әкелді. Олар осы жолы кішірек қанаттардың артықшылықтарын пайдаланып, әр картриджге көбірек отын сыйыру үшін ішкі кеңістіктерін ұлғайтты. Бұл өзгерістер техникалық қызметкерлерден тағы да ескертулер тудырды, бірақ олар қайтадан назардан тыс қалды. Windscale директоры Кристофер Хинтон наразылық білдіріп кетті. Pile 1-де тритийдің алғашқы сәтті өндірілісінен кейін жылу мәселесі мардымсыз деп есептелді және толыққанды өндіріс басталды. Бірақ реактордың температурасын жобалық көрсеткіштерден асыру арқылы ғалымдар ядродағы жылудың қалыпты таралуын өзгертті, нәтижесінде Pile 1-де қызып кеткен ошақтар пайда болды. Бұл ошақтар анықталмады, өйткені ядролық температураны өлшеу үшін қолданылған термопаралар бастапқы жылу тарату жобасына сәйкес орналастырылған және ең қызып кеткен реактор бөліктерін өлшемеді.

Winston Churchill publicly committed the UK to building a hydrogen bomb, and gave the scientists a tight schedule in which to do so. This was then hastened after the US and USSR began working on a test ban and possible disarmament agreements which would begin to take effect in 1958. To meet this deadline there was no chance of building a new reactor to produce the required tritium, so the Windscale Pile 1 fuel loads were modified by adding enriched uranium and lithium magnesium, the latter of which would produce tritium during neutron bombardment. All of these materials were highly flammable, and a number of the Windscale staff raised the issue of the inherent dangers of the new fuel loads. These concerns were brushed aside. When their first H bomb test failed, the decision was made to build a large fusion boosted fission weapon instead. This required huge quantities of tritium, five times as much, and it had to be produced as rapidly as possible as the test deadlines approached. To boost the production rates, they used a trick that had been successful in increasing plutonium production in the past: by reducing the size of the cooling fins on the fuel cartridges, they were able to increase the temperature of the fuel loads, which caused a small but useful increase in neutron enrichment rates. This time they also took advantage of the smaller fins by building larger interiors in the cartridges, allowing more fuel in each one. These changes triggered further warnings from the technical staff, which were again brushed aside. Christopher Hinton, Windscale's director, left in frustration. After a first successful production run of tritium in Pile 1, the heat problem was presumed to be negligible and full scale production began. But by raising the temperature of the reactor beyond the design specifications, the scientists had altered the normal distribution of heat in the core, causing hot spots to develop in Pile 1. These were not detected because the thermocouples used to measure the core temperatures were positioned based on the original heat distribution design, and were not measuring the parts of the reactor which became hottest.

Жалынды

1957 жылдың 7 қазанында 1-ші қазандық 40 000 МВт·сағ жеткен, содан кейін 9-шы Вигнер шығарылымының уақыты келді. Бұл бұрын сегіз рет орындалған, және цикл реактордың бүкіл өзегін тепе-тең қыздыратыны белгілі болды. Осы әрекетте температура реактордың өзегінде, 20/53 арнасынан басқа, аномальды түрде төмендеді, ал оның температурасы көтеріліп жатты. 20/53 энергияны босатып отыр, ал қалғандары босатпайды деген қорытындыға келген соң, 8 қазан күні таңертең екінші Вигнер шығарылымын жасау туралы шешім қабылданды. Бұл әрекет бүкіл реактордың температурасын көтерді, шығарылым сәтті орындалғанын көрсетті. 10 қазанның таңертеңінде ерекше жағдай болып жатқанына күдік туды. Вигнер энергиясының шығарылымы аяқталғаннан кейін өзектің температурасы біртіндеп төмендеуі керек еді, бірақ бақылау құралдары одан да түсініксіз жағдайды көрсетті, ал бір терможұп өзектің температурасының көтеріліп жатқанын көрсетті. Бұл процесс жалғасқан сайын температура көтеріліп, ақырында жетті. Одан кейін шахтадағы радиациялық детекторылар шығарылым болғанын көрсетті, сондықтан картридж жарылған деп болжалды. Бұл өлімге әкелетін проблема емес, мұндай жағдай бұрын да болған. Алайда операторларға беймәлім болғандай, картридж жарылып қана қоймай, өртке ұшырады, және осы 20/53 арнасындағы аномальды қызудың себебі болды, Вигнер шығарылымы емес.

Өрт

Желдеткіштердің жылдамдығын арттыру арнадағы ауа ағынын күшейте түсті, жалынды роздындырды. Өрт айналадағы отын арналарына тарады, көп ұзамай шахтадағы радиоактивтілік күрт өсті. Жұмысқа келген шебер шахтадан түтін шығып жатқанын байқады. Орталық температураның көтерілуі жалғасты, операторлар орталықтың өртеніп жатқанын күдіктенді. Операторлар қашықтанғы сканермен ядроны тексеруге тырысты, бірақ ол істен шықты. Реактор менеджерінің орынбасары Том Хьюз реакторды жеке тексеруді ұсынды, сондықтан ол және тағы бір оператор, екеуі де қорғаныш жабдықтарымен, реактордың зарядтау бетіне барды. Жоғары температураны тіркеген терможұптың жанындағы отын арнасын тексеру бұрылысы алынып тасталды, сол кезде операторлар отынның қызыл ыстық екенін көрді. "Біз тексеру бұрылысын алып тастадық", - деді Том Хьюз кейінірек сұхбатта. "Ал біз төрт арнадағы отынның ашық қызыл түспен жарқырағанын көрдік, бұл бізді қатты қорқытты". Реактордың өртеніп жатқанына күмән болмады, және ол шамамен 48 сағаттан бері өртеніп жатқан еді. Реактор менеджері Том Туохи толық қорғаныш жабдықтары мен тыныс алу аппаратын киіп, реактор ғимаратының жоғарғы бөлігіне 80 фут (24 м) биіктіктегі баспалдақпен көтерілді, онда ол реактордың артқы жағын, шығару бетін тексеру үшін реактор қақпағының үстінде тұрды. Осылайша ол өзін үлкен мөлшердегі радиацияға ұшыратып, өмірін қауіпке тікті. Шығару бетіндегі отын арналарында қызыл ыстық отын түйіршіктері жарқырап тұрды. Ол оқиға кезінде бірнеше рет реактордың жоғарғы бөліміне оралды, оның шыңында шығару бетінен алаулы жалын көтеріліп, нығайтылған бетон қоршаудың артына тиді – бетонның сипаттамалары оның құлауын болдырмау үшін белгілі бір температурадан төмен ұсталуын талап етті. Кейінірек жүргізілген зерттеулер, тоқтату процесінің бөлігі ретінде, бұл мүмкіндікті жоққа шығарды. Ядроны толық тоқтату 2037 жылға дейін жоспарланбаған.

Басқа апаттармен салыстыру

1986 жылғы Чернобыль апаты "Виндскаль" өртінен шыққан радиацияны көп есе басып өтті, бірақ 1979 жылғы "Три-Майл-Айленд" апатына дейін болған ең ауыр реактор апаты ретінде сипатталды. Эпидемиологиялық бағалаулар бойынша, "Три-Майл-Айленд" апатынан туындаған қосымша қатерлі ісіктердің саны бірден аспайды; тек Чернобыль тікелей зардап шеккендерге әкелді. "Три-Майл-Айленд" азаматтық реактор болды, ал Чернобыль негізінен солай болды, екеуі де электр энергиясын өндіру үшін пайдаланылды. Ал "Виндскаль" таза әскери мақсаттар үшін қолданылды. "Три-Майл-Айленд" реакторлары, "Виндскаль" және Чернобыль реакторларынан өзгеше, реактор апатынан шыққан радиоактивті материалдарды ұстауға арналған ғимараттарда орналасқан. Басқа әскери реакторлар да тікелей, белгілі зардаптарға ұшырады, мысалы, 1961 жылы Айдахо штатындағы SL 1 зауытында болған оқиғада үш оператор қаза тапты. "Виндскаль" апаты 1957 жылғы 29 қыркүйекте Кеңес Одағындағы "Маяк" зауытында болған, одан да ауыр апатқа орай болды. Бұл апатта ондаған мың тонна еріген ядролық қалдықтар сақталған резервуардың салқындату жүйесінің істен шығуы ядролық емес жарылысқа әкелді. "Виндскаль" өрті Халықаралық ядролық оқиғалар шкаласында кеңірек салдарға ие апат саналатын 5-ші деңгейге бағаланды. 90Sr және 239Pu сияқты таза альфа және бета ыдырауымен ерекшеленетін радионуклидтер де болды, бірақ олар ыдыраған кезде айтарлықтай гамма-сәулелерін шығармайтындықтан гамма-спектроскопияда көрінбейді.