Первый полномасштабный ядерный реактор в Вашингтоне (B Reactor)
B Reactor
Первый полномасштабный ядерный реактор B Reactor в Вашингтоне, США. Ключевой объект Манхэттенского проекта времён WWII для производства плутония. История и наследие.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Ядерный реактор в Вашингтоне, США.
Nuclear reactor in Washington, United States
Реактор B на территории Ханфорда, недалеко от Ричленда, штат Вашингтон, был первым в мире крупномасштабным ядерным реактором. Этот проект являлся ключевой частью Манхэттенского проекта – программы разработки ядерного оружия Соединенных Штатов во время Второй мировой войны. Его задачей было получение плутония-239 из природного (не изотопно обогащенного) металлического урана посредством нейтронной активации, поскольку плутоний легче химически отделять от отработавшего ядерного топлива для использования в ядерном оружии, чем обогащать уран до оружейной чистоты. Реактор B использовал в качестве топлива металлический природный уран, графический замедлитель и водяное охлаждение. 19 августа 2008 года он был объявлен Национальным историческим памятником США, а в июле 2011 года Служба национальных парков рекомендовала включить реактор B в Национальный исторический парк Манхэттенского проекта, посвященный Манхэттенскому проекту. Посещение реактора возможно по предварительной записи.
The B Reactor at the Hanford Site, near Richland, Washington, was the first large scale nuclear reactor ever built. The project was a key part of the Manhattan Project, the United States nuclear weapons development program during World War II. Its purpose was to convert natural (not isotopically enriched) uranium metal into plutonium 239 by neutron activation, as plutonium is simpler to chemically separate from spent fuel assemblies, for use in nuclear weapons, than it is to isotopically enrich uranium into weapon grade material. The B reactor was fueled with metallic natural uranium, graphite moderated, and water cooled. It has been designated a U. S. National Historic Landmark since August 19, 2008 and in July 2011 the National Park Service recommended that the B Reactor be included in the Manhattan Project National Historical Park commemorating the Manhattan Project. Visitors can take a tour of the reactor by advance reservation.
Дизайн и строительство
Реактор был спроектирован и построен компанией E. I. du Pont de Nemours and Company на основе экспериментальных конструкций, испытанных Энрико Ферми в Чикагском университете, и результатов испытаний графитового реактора X-10 в Национальной лаборатории Оук-Ридж. Он был рассчитан на работу с мощностью 250 мегаватт (тепловой). Целью реактора было нарабатывание плутония из природного (не изотопно обогащенного) металлического урана, поскольку обогащение урана было сложным процессом, а плутоний относительно легко выделять химическим путем. Для обогащения калютронов на заводе Y12 потребовалось 14 700 тонн серебра, а также 22 000 сотрудников и больше электроэнергии, чем потребляли многие штаты в то время. Реактору B требовалось всего несколько десятков сотрудников и меньше редких материалов, которые также использовались в гораздо меньших количествах. Самой большой частью реактора было 1200 тонн графита, использовавшегося в качестве замедлителя, и его энергопотребление было значительно ниже, требуя лишь электроэнергии для работы охлаждающих насосов. Реактор занимает площадь около 12 м и имеет высоту 12,50 м, занимая объем . Сам реакторный сердечник состоял из графитовой коробки размером 10,97 м, занимающей объем и весом , через которую горизонтально проходили 2004 алюминиевых трубы, а вертикально – каналы для вертикальных защитных стержней.
The reactor was designed and built by E. I. du Pont de Nemours and Company based on experimental designs tested by Enrico Fermi at the University of Chicago, and tests from the X 10 Graphite Reactor at Oak Ridge National Laboratory. It was designed to operate at 250 megawatts (thermal). The purpose of the reactor was to breed plutonium from natural (not isotopically enriched) uranium metal, as uranium enrichment was a difficult process, while plutonium is relatively simple to process chemically. The Y12 uranium enrichment plant required 14,700 tons of silver for its enrichment calutrons, as well as 22,000 employees and more electrical power than most entire states required at the time. Reactor B required only a few dozen employees and fewer exotic materials, which were also required in far smaller amounts. The largest part of the reactor was 1200 tons of graphite used as a moderator, and its power consumption was vastly smaller, requiring only enough electricity to run the cooling pumps. The reactor occupies a footprint of (about and is 12.50 m tall, occupying a volume of The reactor core itself consisted of a 10.97 m graphite box measuring occupying a volume of and weighing It was penetrated horizontally through its entire length by 2,004 aluminum tubes and vertically by channels for the vertical safety rods.
Операция
В сентябре 1944 года на реакторе B произошла первая ядерная цепная реакция, на реакторе D – в декабре 1944 года, а на реакторе F – в феврале 1945 года. Первоначальная работа была приостановлена из-за проблемы, вызванной поглощением нейтронов продуктом деления Xe-135, впервые выявленным в исследовательской работе Чиен Шиунг Ву, которой поделились с Ферми. Проблема была решена путем увеличения количества загружаемого урана. Реактор производил плутоний-239 путем облучения урана-238 нейтронами, образующимися в результате ядерной реакции. Он был одним из трех реакторов – вместе с реакторами D и F – построенных на расстоянии около десяти километров друг от друга на южном берегу реки Колумбия. Каждый реактор имел собственные вспомогательные сооружения, включая речную насосную станцию, большие резервуары для хранения и отстойники, фильтрационную установку, мощные насосы для подачи воды к активной зоне и системы аварийного охлаждения на случай отключения электроэнергии.
The B Reactor had its first nuclear chain reaction in September 1944, the D Reactor in December 1944 and the F Reactor in February 1945. The initial operation was halted by a problem identified as neutron absorption by the fission product Xe 135, first identified in a research paper of Chien Shiung Wu that was shared with Fermi. It was overcome by increasing the amount of uranium charged. The reactor produced plutonium 239 by irradiating uranium 238 with neutrons generated by the nuclear reaction. It was one of three reactors – along with the D and F reactors – built about six miles (10 km) apart on the south bank of the Columbia River. Each reactor had its own auxiliary facilities that included a river pump house, large storage and settling basins, a filtration plant, large motor driven pumps for delivering water to the face of the pile, and facilities for emergency cooling in case of a power failure.
Текущий статус
С 1977 года этим местом управляет Министерство энергетики США, которое предлагает общественности экскурсии в установленные даты весной, летом и осенью, а также специальные экскурсии для посещающих объект должностных лиц. По состоянию на 2014 год шесть из девяти производственных реакторов на Ханфорде были признаны находящимися в статусе «временного безопасного хранения», и еще два должны были получить аналогичный статус. Исключением являлся реактор B, которому был присвоен особый статус в связи с его исторической значимостью. В процессе, называемом коконизацией или инкапсуляцией, здания реакторов демонтируются до бетонного экрана высотой 1,22 м вокруг реакторного ядра. Все отверстия герметизируются и возводится новая крыша. Коконизация была завершена в 1998 году. Реактор D работал с 1944 по июнь 1967 года и был подвергнут коконизации в 2004 году. Реактор DR был запущен в октябре 1950 года и остановлен в 1964 году. Коконизация была завершена в 2002 году. Реактор F был остановлен в июне 1965 года и подвергнут коконизации в 2003 году. Реактор H начал работу в октябре 1949 года и был остановлен в апреле 1965 года. Коконизация была завершена в 2005 году. Коконизация реактора N, который работал с 1963 по 1987 год, была завершена 14 июня 2012 года. Выведенные из эксплуатации реакторы инспектируются Министерством энергетики каждые пять лет. По состоянию на 30 января 2018 года велась разработка предварительных планов по временной стабилизации реакторов K East и K West. Реактор B был включен в Национальный реестр исторических мест (#) 3 апреля 1992 года. В 1999 году было принято Решение по результатам оценки воздействия на окружающую среду (ROD), а в 2001 году меморандум о действиях EPA санкционировал мероприятия по снижению рисков на реакторе с целью обеспечения возможности посещения реактора общественностью. 19 августа 2008 года он был объявлен Национальным историческим памятником. Парк был официально учрежден Меморандумом о соглашении от 10 ноября 2015 года, подписанным Службой национальных парков и Министерством энергетики. Развитие музейного комплекса на Ханфорде может включать в себя реактор B, склад Брюггемана, школу Ханфорда, насосную станцию и банк Уайт-Блаффс.
The United States Department of Energy has administered the site since 1977 and offers public tours on set dates during the spring, summer, and fall of the year, as well as special tours for visiting officials. as of 2014 six of the nine production reactors at Hanford were considered to be in "interim safe storage" status, and two more were to receive similar treatment. The exception was the B Reactor, which was given special status for its historical significance. In a process called cocooning or entombment, the reactor buildings are demolished up to the 1.22 m concrete shield around the reactor core. Any openings are sealed and a new roof is built. It was cocooned as of 1998. The D reactor operated from 1944 to June 1967, and was cocooned in 2004. The DR Reactor went online in October 1950, and was shut down in 1964. It was cocooned in 2002. The F reactor was shut down in June 1965 and cocooned in 2003. The H Reactor became operational as of October 1949 and was shut down as of April 1965. It was cocooned as of 2005. Cocooning of the N Reactor, which operated from 1963 to 1987, was completed as of June 14, 2012. The decommissioned reactors are inspected every five years by the Department of Energy. Preliminary plans for interim stabilizing of the K East and K West reactors were underway as of January 30, 2018. The B Reactor was added to the National Register of Historic Places (#) on April 3, 1992. A Record of Decision (ROD) was issued in 1999, and an EPA Action Memorandum in 2001 authorized hazards mitigation in the reactor with the intention of allowing public tours of the reactor. It was named a National Historic Landmark on August 19, 2008. The park was formally established by a Memorandum of Agreement on November 10, 2015, which was signed by the National Park Service and the Department of Energy. Museum development at Hanford may include the B Reactor, Bruggemann's Warehouse, Hanford High School, Pump House, and White Bluffs Bank.
Хронология основных событий
ГодДатаСобытие1943Октябрь Инженерный корпус армии США начинает строительство реактора B194413 сентября Первый уранный топливный элемент загружен в реактор B2011Июль Служба национальных парков рекомендует включить реактор B в национальный исторический парк, посвященный Манхэттенскому проекту.2014Декабрь 2015 Закон об авторизации национальной обороны (NDAA) включает реактор B в Национальный исторический парк Манхэттенского проекта.201510 ноября Манхэттенский национальный исторический парк проекта официально учрежден на основании Меморандума о соглашении.
YearDateEvent1943October U. S. Army Corps of Engineers breaks ground to build B Reactor1944September 13 First uranium fuel slug loaded into B Reactor2011JulyNational Park Service recommends B Reactor be included in a national historic park commemorating the Manhattan Project.2014 December 2015 National Defense Authorization Act (NDAA) includes B reactor in Manhattan Project National Historical Park 2015 November 10 Manhattan Project National Historical Park formally established by Memorandum of Agreement