Введение
Серия экспериментов по безопасности ядерных реакторов с кипящей водой. Эксперименты BORAX представляли собой серию экспериментов по безопасности ядерных реакторов с кипящей водой, проведенных Аргоннской национальной лабораторией в 1950-х и 1960-х годах на Национальной станции испытания реакторов в восточном Айдахо. Они выполнялись с использованием пяти реакторов BORAX, спроектированных и построенных Аргоннской лабораторией. В 1955 году BORAX III стал первым ядерным реактором в Соединенных Штатах, подключенным к электросети.
The BORAX Experiments were a series of safety experiments on boiling water nuclear reactors conducted by Argonne National Laboratory in the 1950s and 1960s at the National Reactor Testing Station in eastern Idaho. They were performed using the five BORAX reactors that were designed and built by Argonne. BORAX III was the first nuclear reactor to supply electrical power to the grid in the United States in 1955.
Эволюция BORAX
Эта серия испытаний началась в 1952 году со строительства ядерного реактора BORAX I. Эксперимент BORAX I доказал, что реактор с использованием прямого кипения воды будет практичным, а не нестабильным из-за образования пузырьков в активной зоне. Впоследствии реактор использовался для испытаний на скачки мощности, которые показали, что быстрое превращение воды в пар позволит безопасно контролировать реакцию. Последнее, преднамеренно разрушительное испытание в 1954 году привело к неожиданно большому скачку мощности, в результате которого "вместо плавления нескольких топливных пластин, испытание расплавило значительную часть всей активной зоны". Данные, полученные в результате расплавления активной зоны и выброса ядерного топлива и продуктов деления, помогли улучшить математические модели. Испытания подтвердили ключевые принципы безопасности при проектировании современных ядерных реакторов. Проектная мощность BORAX I составляла 1,4 МВт тепловой мощности. Конструкция BORAX I была предшественником установки SL 1, которая начала работу неподалеку в 1958 году. Принципы, выявленные в экспериментах BORAX I, помогли ученым понять причины фатального расплавления на SL 1 в 1961 году. Реактор BORAX II был построен в 1954 году с проектной мощностью 6 МВт(т). В марте 1955 года BORAX II был намеренно выведен из строя путем перевода реактора в состояние "быстрой критичности". BORAX III добавил турбину к конструкции BORAX II, доказав, что загрязнение турбины не станет проблемой. 17 июля 1955 года он был подключен к местной энергосети примерно на час. BORAX III обеспечивал 2000 кВт для близлежащего города Арко, штат Айдахо (500 кВт), испытательного комплекса BORAX (500 кВт) и частично питал Национальную станцию испытаний реакторов (после 2004 года – Национальную лабораторию Айдахо) (1000 кВт). Таким образом, Арко стал первым населенным пунктом, полностью обеспечиваемым ядерной энергией. Реактор продолжал использоваться для испытаний до 1956 года. BORAX IV, построенный в 1956 году, исследовал топливный цикл тория и топливо из урана-233 с мощностью 20 МВт тепловой мощности. В этом эксперименте использовались топливные пластины, намеренно содержащие дефекты, для изучения долгосрочной эксплуатации станции с поврежденными топливными пластинами. Радиоактивные газы выбрасывались в атмосферу. BORAX V продолжил работы по разработке реакторов с кипящей водой, включая использование перегревателя. Он работал с 1962 по 1964 год.
Деструктивное испытание и очистка BORAX-I
Описание испытания: Испытание было проведено путем вывода четырех из пяти управляющих стержней достаточно далеко, чтобы сделать реактор критическим на очень низком уровне мощности. Пятый стержень затем был выброшен из активной зоны с помощью пружины. В ходе этого испытания стержень был выброшен примерно за 0,2 секунды. После выброса управляющего стержня в реакторе произошел взрыв, который разрушил механизм управления и разбросал активную зону. На расстоянии в полмили уровень радиации поднялся до 25 мР/ч. Персонал был эвакуирован примерно на 30 минут. Уничтожение BORAX I привело к "распространению радиоактивных веществ в воздухе в результате финального эксперимента реактора BORAX I" и, вероятно, к загрязнению верхнего фута почвы на площади около 2 акров в окрестностях. Участок потребовал очистки перед использованием для последующих экспериментов. В 1954 году площадь в 7800 м² была покрыта 15 см гравия, но с тех пор трава, полынь и другие растения вновь заселили эту территорию. Обломки BORAX I захоронены примерно к северо-западу от Экспериментального реактора-размножителя 1, общедоступного национального памятника. С 1987 года Агентство по охране окружающей среды США классифицировало место захоронения как объект Суперфонда, Оперативный блок 6 01, один из двух таких объектов (наряду с SL 1) в Национальной лаборатории Айдахо. В 1995 году Агентство по охране окружающей среды предписало основным способом рекультивации захоронения считать "изоляцию путем создания защитного барьера, построенного преимущественно из местных материалов". Ожидается, что после 320 лет риск развития рака при длительном проживании на этом участке не превысит 2 на 10 000, и после этого времени существенного увеличения риска не будет. Этот расчет риска не учитывает защитное действие почвенного покрова, который на момент принятия решения Агентством по охране окружающей среды снизил воздействие почти до фонового уровня, и основывается на крайне пессимистичных модельных предположениях, которые значительно увеличивают прогнозируемый риск, чтобы сознательно акцентировать внимание на наихудшем, а не на наилучшем сценарии.