Атомно-энергетический исследовательский центр Харвелл: История и развитие

Введение

Бывший британский центр исследований и разработок в области атомной энергетики, Бангладешский институт.

Институт исследований атомной энергии (AERE) был основным центром исследований и разработок в области атомной энергии в Соединенном Королевстве с 1946 по 1990-е годы. Он был создан, принадлежал и финансировался британским правительством. Здесь был построен ряд ранних исследовательских реакторов, начиная с GLEEP в 1947 году, для обеспечения научной и технологической базы, необходимой для проектирования и строительства британских ядерных реакторов, таких как Windscale Piles и атомная электростанция Calder Hall. Для поддержки этих работ был создан обширный комплекс исследовательских и конструкторских лабораторий, позволивший проводить исследования по всем аспектам проектирования ядерных реакторов и топлива, а также разрабатывать пилотные установки для переработки ядерного топлива. Этот объект стал крупным работодателем в районе Оксфорда. В 1990-х годах спрос на исследования, финансируемые правительством, значительно снизился, и впоследствии объект был постепенно диверсифицирован для привлечения частных инвестиций, а с 2006 года стал известен как Научный и инновационный кампус Харвелла.

Основание

В 1945 году Джона Коккрофта попросили создать исследовательскую лабораторию для дальнейшего изучения использования ядерного деления в военных целях и для производства энергии. Критерии отбора включали поиск удаленного места с хорошим водоснабжением, но в пределах досягаемости хороших транспортных связей и университета с лабораторией ядерной физики. Это в значительной степени ограничивало выбор районами вокруг Оксфорда или Кембриджа. Было решено выбрать аэродром Королевских ВВС, поскольку авиационные ангары идеально подходили для размещения крупных атомных реакторов, которые необходимо было построить. Хотя Кембриджский университет обладал лучшим центром ядерной физики (Лаборатория Кавендиша), Королевские ВВС не хотели отказываться от своих восточных аэродромов из-за их возможного участия в Холодной войне, поэтому Харвелл был выбран, когда Королевские ВВС предоставили аэродром в распоряжение. Аэродром Харвелл находился в шестнадцати милях к югу от Оксфорда, недалеко от Дидкота и Харвелла (в то время в графстве Беркшир), и 1 января 1946 года было создано Управление атомных исследований, подчинявшееся Министерству снабжения. Ученые в основном заняли жилые и рабочие здания, освобождаемые Королевскими ВВС. Ранняя лаборатория имела несколько специализированных отделов: химию (первоначально возглавлял Эгон Брецшер, затем Роберт Спенс), общую физику (Г. В. Б. Скиннер), ядерную физику (первоначально возглавлял Отто Фриш, затем Э. Брецшер), физику реакторов (Джон Данворт), теоретическую физику (Клаус Фукс, затем Брайан Флауэрс и Уолтер Маршалл), изотопы (Генри Селигман), инженерию (Гарольд Тунг, затем Роберт Джексон), химическую инженерию (А. С. Уайт) и металлургию (Брюс Чалмерс, затем Монти Финнистон, член Королевского общества). Финнистон впоследствии стал председателем British Steel Corporation. Директорами после Коккрофта были Базил Шонланд, сэр Артур Вик и Уолтер Маршалл. Решение о размещении AERE в Харвелле имело огромное значение для сельской местности, которая до Второй мировой войны в основном зависела от сельского хозяйства в плане занятости. Объект (который быстро стал известен среди местного населения как «Атомный») стал одним из основных работодателей в послевоенный период. Это также привело к притоку рабочей силы из-за пределов района, что создало давление на и без того ограниченные жилищные ресурсы. В ответ на эту проблему вокруг площадки были созданы общежития и временное жилье. Общежития назывались Icknield Way House («B» mess, сержантская столовая Королевских ВВС), Portway House («C» Mess, столовая Королевских ВВС) и Ridgeway House («A» Mess, офицерская столовая), предлагавшие одно- или двухместные номера для сотрудников и переоборудованные из существующих зданий Королевских ВВС на территории. Классовое разделение поддерживалось UKAEA. В A Mess размещались приглашенные ученые, в B Mess – научно-вспомогательный персонал и некоторые аспиранты, а в C Mess – промышленно-вспомогательный персонал. Временный жилищный фонд состоял из нескольких сотен «префабов» – одноэтажных конструкций, изготовленных из деталей для быстрой сборки, которые первоначально предназначались для облегчения острой нехватки жилья в послевоенной Великобритании. К северу и югу от периметра были построены два поселка «префабов», а также дорожная сеть и ряд магазинов. Позже для сотрудников были предоставлены обычные дома в поселках, построенных в Абингдоне, Гроуве (недалеко от Уонтаджа) и Ньюбери. В Абингдоне был построен современный общежитие (Rush Common House). Дома были проданы (в основном их жильцам) в 1980-х годах, а общежития были снесены или приспособлены для других целей. Поселки «префабов» просуществовали до начала 1990-х годов, когда жители были переселены в жилье, предоставляемое местными властями. Довоенный квартал для сержантов Королевских ВВС в Харвелле, а также другое жилье UKAEA в Абингдоне, Гроуве, Уонтаже и Ньюбери, в общей сложности 129 домов, были проданы целиком Welbeck Estate Group в 1995 году, а после масштабной реконструкции – местным покупателям. Удаленность площадки в Харвелле требовала перевозки работников AERE на автобусе-шаттле. К 1956 году девять подрядчиков AERE использовали в общей сложности 47 в основном подержанных автобусов и микроавтобусов на 41 маршруте шаттла для персонала, которые работали круглосуточно, доставляя рабочих до Оксфорда, Ньюбери, Рединга и Суиндона. Эти автобусы первоначально были окрашены в утилитарный серый цвет Министерства снабжения, однако к середине 1950-х годов парк AERE начал использовать лазурно-синюю и серую ливрею с надписью «AERE».

In 1945 John Cockcroft was asked to set up a research laboratory to further the use of nuclear fission for both military purposes and generating energy. The criteria for selection involved finding somewhere remote with a good water supply, but within reach of good transport links and a university with a nuclear physics laboratory. This more or less limited the choice to the areas around Oxford or Cambridge. It had been decided that an RAF airfield would be chosen, the aircraft hangars being ideal to house the large atomic piles that would need to be built. Although Cambridge University had the better nuclear physics facility (the Cavendish Laboratory), the RAF did not want to abandon any of its eastern airfields because of its potential involvement in the Cold War, therefore Harwell was chosen when the RAF made the airfield available. RAF Harwell was sixteen miles south of Oxford near Didcot and Harwell (at this time in Berkshire), and on 1 January 1946 the Atomic Energy Research Establishment was formed, coming under the Ministry of Supply. The scientists mostly took over both accommodations and work buildings from the departing RAF. The early laboratory had several specialist divisions: Chemistry (initially headed by Egon Bretscher, later by Robert Spence, General Physics (H. W. B. Skinner), Nuclear Physics (initially headed by Otto Frisch, later E. Bretscher), Reactor Physics (John Dunworth), Theoretical Physics (Klaus Fuchs, later Brian Flowers and Walter Marshall), Isotopes (Henry Seligmann), Engineering (Harold Tongue, later Robert Jackson), Chemical Engineering (A. S. White), and Metallurgy (Bruce Chalmers, later Monty Finniston, FRS). Finniston was later to become chairman of the British Steel Corporation. Directors after Cockcroft included Basil Schonland, Sir Arthur Vick and Walter Marshall. The decision to site AERE at Harwell had huge implications for a rural area which had depended mainly on agriculture for employment before World War II. The site (which quickly became known colloquially amongst the local population as 'The Atomic') became one of the main employers in the post war period. It also led to an influx of labour from outside the area, putting pressure on already scarce housing stocks. In response to the problem, hostels and temporary housing were established around the site. The hostels were named Icknield Way House ('B' mess, the RAF sergeants' mess), Portway House ('C' Mess, the RAF airmans' mess) and Ridgeway House ('A' Mess, the officers' mess) provided either single or double room accommodation for staff and were adopted from existing RAF structures on the site. The class distinction was maintained by the UKAEA. A Mess housed visiting scientists, B Mess scientific support staff and some post graduate scientists, and C Mess industrial support staff. The temporary housing stock consisted of several hundred 'Prefabs', single storey structures manufactured in parts for quick erection, which were designed originally to help alleviate chronic housing shortages in the immediate post war period in Britain. Two estates of 'Prefabs' were built to the north and south of the site perimeter, along with a road system and parade of shops. In later years, conventional housing was provided on estates built in Abingdon, Grove (near Wantage) and Newbury for employees. A modern hostel (Rush Common House) was built in Abingdon. The houses were later sold (mainly to their occupants) in the 1980s and the hostels were demolished or adapted for other uses. The 'Prefab' estates lasted until the early 1990s when the residents were transferred to local authority housing. The RAF prewar NCO married quarter housing at Harwell together other UKAEA housing in Abingdon, Grove, Wantage and Newbury totaling 129 houses were sold in their entirety to the Welbeck Estate Group in 1995 and following extensive refurbishment were sold to local buyers. The remote nature of the Harwell site required AERE workers to be transported by shuttle bus. By 1956, nine contractors to AERE operated a total of 47 mostly second hand buses and coaches on 41 staff shuttle services, which operated 24 hours a day to shuttle workers as far as Oxford, Newbury, Reading and Swindon to the Harwell site. These buses were initially painted in utilitarian Ministry of Supply grey livery, however by the mid 1950s, the AERE fleet began adopting an azure blue and grey livery with 'AERE' signwriting.

Ранние реакторы

Такой был интерес к ядерной энергии и приоритет, который ей отдавался в те дни, что первый реактор, GLEEP, начал работу 15 августа 1947 года. GLEEP (Graphite Low Energy Experimental Pile) – это маломощный (3 киловатта) реактор с графитовым замедлителем и воздушным охлаждением. Первый реактор в Западной Европе, он работал до 1990 года. Наследник GLEEP, названный BEPO (British Experimental Pile 0), был построен на основе опыта, полученного при эксплуатации GLEEP, и начал работу в 1948 году. BEPO мощностью 6 МВт был значительно мощнее GLEEP. Инженеры из Харвелла в конечном итоге решили, что этот небольшой реактор следует использовать, поэтому воздух, проходящий через него, направлялся в подземный канал, где располагались трубы, заполненные водой, соединенные со второй группой водозаполненных труб, которые использовались соседними организациями для отопления офисов. Это было первое применение ядерного централизованного теплоснабжения в Великобритании. BEPO был остановлен в 1968 году. LIDO был тепловым реактором на обогащенном уране с водяным замедлителем, работавший с 1956 по 1972 год и в основном использовавшийся для экранирования и экспериментов по ядерной физике. Он был полностью демонтирован и в 1995 году территория была возвращена в исходное состояние. В том же здании, что и LIDO, был построен DAPHNE (Dido And Pluto Handmaiden for Nuclear Experiments) для испытания оборудования, используемого в экспериментах на двух более крупных реакторах. Пара более крупных реакторов мощностью 26 МВт, DIDO и PLUTO, использующих обогащенный уран с тяжеловодородным замедлителем, были запущены в 1956 и 1957 годах соответственно. Эти реакторы в основном использовались для испытания поведения различных материалов под интенсивным нейтронным облучением, чтобы определить, из каких материалов изготавливать компоненты реактора. Образец можно было облучать в течение нескольких месяцев, чтобы смоделировать дозу облучения, которую он получит за время эксплуатации энергетического реактора. Оба реактора также использовались для нейтронной дифракционной кристаллографии. После остановки BEPO они взяли на себя коммерческое производство изотопов. DIDO и PLUTO были остановлены в 1990 году, а топливо, замедлитель и некоторые вспомогательные здания были демонтированы. Реактор GLEEP и ангар, в котором он располагался, были выведены из эксплуатации в 2005 году. В настоящее время планируется вывести из эксплуатации реакторы BEPO, DIDO и PLUTO к 2020 году.

Such was the interest in nuclear power and the priority devoted to it in those days that the first reactor, GLEEP, was operating by 15 August 1947. GLEEP (Graphite Low Energy Experimental Pile) was a low power (3kilowatt) graphite moderated air cooled reactor. The first reactor in Western Europe, it operated until 1990. A successor to GLEEP, called BEPO (British Experimental Pile 0) was constructed based on the experience with GLEEP, and commenced operation in 1948. At 6MW, BEPO was much more powerful than GLEEP. The engineers at Harwell eventually decided that this small reactor should be put to some use, so the air that flowed over it was directed through an underground trench, where there were some pipes filled with water that connected to a secondary group of water filled pipes that were used by the nearby establishments to heat offices. This was the first use of nuclear district heating in the UK. BEPO was shut down in 1968. LIDO was an enriched uranium thermal swimming pool reactor which operated from 1956 to 1972 and was mainly used for shielding and nuclear physics experiments. It was fully dismantled and returned to a green field site in 1995. In the same building as LIDO, DAPHNE (Dido And Pluto Handmaiden for Nuclear Experiments) was constructed to test equipment used in experiments on the two larger reactors. A pair of larger 26MW reactors, DIDO and PLUTO, which used enriched uranium with a heavy water moderator came online in 1956 and 1957 respectively. These reactors were used primarily for testing the behaviour of different materials under intense neutron irradiation to help decide what materials to build reactor components out of. A sample could be irradiated for a few months to simulate the radiation dose that it would receive over the lifetime of a power reactor. Both reactors were also used for neutron scattering crystallography. They took over commercial isotope production from BEPO after that was shut down. DIDO and PLUTO themselves were shut down in 1990 and the fuel, moderator and some ancillary buildings removed. The GLEEP reactor and the hangar it was situated in were decommissioned 2005. The current plans are to decommission the BEPO, DIDO and PLUTO reactors by 2020.

Зета

Одним из наиболее значительных экспериментов, проведенных в AERE, был эксперимент по термоядерному синтезу ZETA. Эта ранняя попытка создания крупномасштабного ядерного реактора термоядерного синтеза началась в 1954 году, а первые успехи были достигнуты в 1957 году. В 1968 году проект был закрыт, так как считалось, что дальнейшего прогресса с конструкцией, которую представлял собой ZETA, достичь невозможно (см. Хронология ядерного синтеза).

История организации

В 1954 году AERE была включена в недавно созданное Управление по атомной энергии Соединенного Королевства (UKAEA). Харвелл и другие лаборатории должны были взять на себя ответственность за исследования и разработки в области атомной энергии. Оно входило в состав Департамента торговли и промышленности (DTI). В 1970-х годах замедление британской ядерной энергетической программы привело к значительному снижению спроса на работы, выполняемые UKAEA. Ограничения в государственных расходах также сократили доступное финансирование. Не желая просто расформировать качественную научно-исследовательскую организацию, UKAEA была обязана переориентировать свои исследования на решение научных задач для промышленности, предоставляя платные консультационные услуги и сервисы. Например, в Харвелле была создана группа оперативных исследований, разработавшая программное обеспечение для планирования работы судоходных флотов, которое использовалось для обслуживания британских и зарубежных судоходных компаний, а также программное обеспечение для моделирования нефтяных пластов, помогающее в освоении нефтяных ресурсов Великобритании в Северном море. UKAEA было предписано работать как торговый фонд, то есть вести финансовый учет, как если бы это было частное предприятие, при этом оставаясь полностью в государственной собственности. После нескольких лет переходного периода, в начале 1990-х годов, UKAEA была разделена. UKAEA сохранила право собственности на всю землю и инфраструктуру, все ядерные объекты и предприятия, непосредственно связанные с ядерной энергетикой. Остальное было приватизировано в виде AEA Technology и размещено на Лондонской фондовой бирже. Лаборатория Харвелла включала в себя элементы обеих организаций, хотя земля и инфраструктура оставались в собственности UKAEA. Одновременно с этим название "Учреждение исследований атомной энергии" было отменено, и объект стал известен как Международный бизнес-центр Харвелла. На территории центра располагается Лаборатория Резерфорда Эпплтона, где находится Совет по научным и технологическим объектам (включая источник нейтронов ISIS и источник света Diamond Light Source). В 2006 году было введено название Harwell Science and Innovation Campus, а управление кампусом было передано совместному государственно-частному предприятию (50:50) для управления и реконструкции кампуса, который был переименован в Harwell Oxford. В феврале 2009 года часть кампуса, представляющая собой оставшуюся территорию с ядерной лицензией, перешла в ведение Агентства по выводу из эксплуатации ядерных объектов, которое поручило компании Research Sites Restoration Limited (RSRL, с 2015 года – часть Magnox Ltd) провести работы по выводу из эксплуатации.

In 1954 AERE was incorporated into the newly formed United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA). Harwell and other laboratories were to assume responsibility for atomic energy research and development. It was part of the Department of Trade and Industry (DTI). During the 1970s the slowdown of the British nuclear energy program resulted in a greatly reduced demand for the kind of work being done by the UKAEA. Pressures on government spending also reduced the funding available. Reluctant to merely disband a quality scientific research organisation, UKAEA was required to divert its research effort to the solving of scientific problems for industry by providing paid consultancy or services. For example, an Operations Research Group was set up at Harwell, and developed shipping fleet scheduling software that was used to provide a service to British and overseas shipping companies and oil reservoir simulation software to help in the development of the UK's North Sea oil interests. UKAEA was ordered to operate on a Trading Fund basis, i. e. to account for itself financially as though it was a private corporation, while remaining fully government owned. After several years of transition, UKAEA was divided in the early 1990s. UKAEA retained ownership of all land and infrastructure and of all nuclear facilities, and of businesses directly related to nuclear power. The remainder was privatised as AEA Technology and floated on the London Stock Exchange. Harwell Laboratory contained elements of both organisations, though the land and infrastructure was owned by UKAEA. The name Atomic Energy Research Establishment was dropped at the same time, and the site became known as the Harwell International Business Centre. The site incorporates the Rutherford Appleton Laboratory which is home to the Science and Technology Facilities Council (including the ISIS neutron source and Diamond Light Source). In 2006, the name Harwell Science and Innovation Campus was introduced and management of the campus was passed to a Public / Private 50:50 Joint Venture partnership to take forward the management and redevelopment of the campus which has been re branded as Harwell Oxford. In February 2009, part of the campus, the remaining nuclear licensed site, passed to the Nuclear Decommissioning Authority and is being decommissioned by Research Sites Restoration Limited (RSRL, from 2015 part of Magnox Ltd), on their behalf.