Značka Windscale

10. října 1957 vypukl požár v britském jaderném reaktoru ve Windscale (nyní Sellafield , Anglie ) . To dal oblak s významným množstvím radioaktivního materiálu uvolněných, probíhající po celé Velké Británii a kontinentální Evropě distribuované . Tato nehoda je klasifikována jako závažná nehoda (úroveň 5) na sedmistupňové mezinárodní stupnici hodnocení jaderných incidentů (INES), která je v současné době v platnosti, tj . Nehoda s následky mimo areál společnosti a vážným poškozením jádra reaktoru (jako je jako ostrov Three Mile Island ). Do roku 2005 se záření v reaktoru snížilo na přibližně jedno procento velmi vysoké úrovně po požáru.

Historické pozadí

Poté, co se USA pokusily zabránit šíření jaderných zbraní po skončení druhé světové války , byl dalším zemím odepřen přístup k jaderné technologii McMahonovým zákonem, který byl schválen v roce 1946 a vstoupil v platnost 1. ledna 1947 . Bývalí spojenci však prosadili národní programy jaderné technologie, takže Velká Británie měla vlastní jaderné zbraně od roku 1952 , Sovětský svaz od roku 1949. Aby dohnal vědecký a technický náskok Američanů, měl výzkum a výroba být pokročilý pod velkým časovým tlakem; Aspekty bezpečnosti hrály menší roli, přestože nebezpečí radioaktivity byla již dobře známá.

Pro výrobu britské bomby byla výroba plutonia nejvyšší prioritou. Vybrané místo bylo místem bývalé továrny na munici ve Windscale na Irském moři ( Cumbria , severozápadní Anglie ), která měla dostatek chladicí vody z jezer Wastwater a Ennerdale a nacházela se daleko od oblastí s hustěji osídlenými oblastmi. Region byl stavbou zařízení potěšen, protože úpadek předchozích průmyslových odvětví a těžba způsobily ekonomické potíže; Očekávalo se, že nový průmysl poskytne značný vzestup.

Navzdory poválečným úsporným opatřením byla stavba jaderného reaktoru Pile č. 1 zahájena na podzim 1947 a byla uvedena do provozu již v říjnu 1950. Hromada č. 2 , konstrukčně shodná , byla uvedena do provozu o osm měsíců později. Oba reaktory dohromady produkovaly kolem 35 kg zbrojního plutonia-239 za rok. Současně byla postavena první přepracovna B204 na těžbu plutonia. Stavební práce byly kvůli politickému rámci pod velkým časovým tlakem.

V únoru 1952 byly do továrny Aldermaston poblíž Oxfordu dodány první kusy plutonia a v říjnu vybuchl u pobřeží Austrálie první britský hurikán s atomovou bombou .

technologie

Reaktory

Funkční diagram reaktoru Windscale Hromada č. 1

Aby se co nejrychleji vyrobilo plutonium z přírodního uranu, byly použity vzduchem chlazené reaktory s tepelným výkonem 180 MW, které jsou moderovány grafitem . Jádro reaktoru se skládalo z 1 966 tun grafitových bloků s 3 444 horizontálními kanály uspořádanými v osmiboké oblasti ve středu jádra. Jádro mělo průměr 15 m, bylo silné 7,5 m a bylo obklopeno 2,7 m silným železobetonem jako radiačním štítem. Jako palivo byl použit kovový přírodní uran, který byl uzavřen v hliníkových kapslích o délce 28,5 cm a 2,5 cm. Pro lepší odvod tepla byla každá kapsle opatřena radiálními chladicími žebry. Aby se zvýšila produkce plutonia, tloušťka stěny hliníkových kapslí byla následně snížena mletím, což bylo přijato jako výsledná nižší stabilita kapslí. V každém kanálu reaktoru 21 byly takové palivové soubory naloženy zepředu. Existovaly také další kanály pro izotopové kapsle a řídicí tyče . Izotopové kapsle obsahovaly lithium a hořčík . Tritium , které bylo naléhavě zapotřebí pro britskou vodíkovou bombu , bylo vylíhnuto z lithia zachycením neutronů .

Použité palivové články byly vytlačeny zpět z jádra pomocí ocelových tyčí, kde spadly do kbelíků ve vodní nádrži a byly transportovány vodním kanálem stíněným metrovými betonovými stěnami do rozpadající se pánve B29 , která se používá společně pro hromadu 1 a 2 . Chlazení bylo prováděno dvěma dmychadly, které byly spojeny s přední částí jádra reaktoru šachtami. Odpadní vzduch byl propuštěn do životního prostředí přes 125 m vysoký komín , který byl vybavený filtry v horní zadržet radioaktivní částice. Celá struktura reaktoru měla hmotnost asi 57 000 tun.

Oba dva reaktory vyprodukovaly kolem 35 kg plutonia za rok. V období od roku 1951 do roku 1957 bylo ve zpracovatelském závodě B23 vyrobeno přibližně 385 kg plutonia.

Moderátor

Když byly reaktory plánovány v roce 1946, bylo málo známo o chování grafitu při bombardování neutrony, bylo známo pouze to, že se grafitový moderátor v reaktoru rozpíná, dokud teploty zůstanou pod 250 ° C.

Dva roky po uvedení Pile 1 do provozu bylo zjištěno, že v jádru dochází k opakovanému spontánnímu zvyšování teploty. To bylo nakonec přičítáno skutečnosti, že grafit moderátora ukládá Wignerovu energii, jak expanduje pod neutronovým bombardováním , které se později samovolně uvolní, pokud nejsou přijata žádná protiopatření. Vzhledem k tomu, že vyšší teploty jsou nebezpečné pro vzduchem chlazený grafit, stejně jako pro izotop a palivové články kvůli nebezpečí požáru, začalo se jádro v pravidelných intervalech v roce 1952 vypalovat, aby se kontrolovaně snížila energie Wigner. Za tímto účelem se teplota jádra pomalu zvyšovala nad normální provozní teplotu.

V říjnu 1957 byl tento proces již úspěšně proveden patnáctkrát na hromádce 1 a 2. Ukázalo se však, že je to stále obtížnější a někdy bylo nutné jádro znovu zahřát, aby se podle potřeby uvolnila energie Wignera. V říjnu 1957, kdy byla hromada 1 vypečena podeváté, došlo ke katastrofě .

Průběh havárie reaktoru v říjnu 1957

7. října 1957 zahájili technici proces pečení , který by měl být dokončen po třech dnech. Vypínací reaktor hromady 1 byl spuštěn v 19:25 s vypnutými ventilátory a stabilizován na 250 ° C. Uvolněná Wignerova energie by měla zvýšit teplotu na zamýšlenou maximální hodnotu 350 ° C.

8. října displeje indikovaly, že nebylo dosaženo zamýšlené teploty. Protože při plánování nebylo zohledněno vypékání, chyběly body měření teploty v obou reaktorech, aby bylo možné adekvátně sledovat proces pečení, což ještě nebylo zcela pochopeno. Obsluhující personál byl proto závislý na empirických hodnotách a bodech měření teploty stanovených pro normální provoz. Ačkoli některé měřicí body ukazovaly stoupající teplotu, operátor se v 10:30 rozhodl pokračovat v zahřívání reaktoru. V 11:05 došlo k náhlému zvýšení teploty o 80 Kelvinů, jinak vše zůstalo v klidu jeden a půl dne, přestože grafit jádra reaktoru pravděpodobně již hořel.

9. října ve 22:15 byly naměřené teploty stále příliš vysoké, některé přes 400 ° C.

V 5:40 hodin 10. října měřicí zařízení na komíně a v prostorách naznačovala, že reaktor uvolňuje radioaktivitu. Radiace ze 120 metrů vysokého výfukového komína nad reaktorem prudce stoupla. Teplota jádra se také výrazně zvýšila. Nejprve se předpokládalo, že praskla izotopová kapsle naplněná lithiem a hořčíkem, a pokusili se problém lokalizovat pomocí dálkově ovládaného měřicího zařízení, jehož ovládací tyče se kvůli teplu již zasekly.

Teprve v 15 hodin upozornil operační tým vedení továrny. Protože do 16:30 nebyly přijaty žádné pokyny, technik v ochranném obleku otevřel šachtu v přední části jádra reaktoru a viděl rozžhavené palivové články. Bylo jasné, že reaktor je třeba chladit. Ventilátory však nemohly být použity k chlazení, protože by dodaly grafitovému ohni další kyslík a uvolnily ještě více radioaktivních látek do prostředí kvůli palivovým článkům a izotopovým kapslím poškozeným požárem. Nelze použít ani vodu, protože by reagovala s roztaveným a hořícím uranem, ostatními kovy a grafitem za vzniku vodíku a ethynu , což by způsobilo výbuch . Poté, co tanker dorazil z nedaleké jaderné elektrárny Calder Hall, byly učiněny pokusy uhasit oheň 25 tunami kapalného oxidu uhličitého , ale nemělo to žádný účinek. V 20:30 bylo inspekčními poklopy ve střeše jádra reaktoru pozorováno, že z jádra střílí modré plameny.

1300 ° C bylo dosaženo 11. října v 01:53 hod. Mezitím byl v areálu továrny spuštěn poplach. Přestože byla radioaktivita vypouštěna celý den, veřejnost stále nebyla informována. Naštěstí pro provozovatele vítr vyhodil radioaktivní mrak 131 jódu , plutonia, cesia a stroncia do Irského moře.

Navzdory nebezpečí výbuchu plynného kyslíku, který by zničil celý reaktor a uvolnil radioaktivní materiál v jádru ve velkém měřítku, byly 11. října v 8:55 nakonec učiněny pokusy uhasit oheň vodou, ale to se stalo nepřinese požadovaný výsledek. Prostřednictvím inspekčních poklopů technici zjistili, že voda neúčinně střílí kanály jádra. Teprve když byl tlak vody v 9:56 snížen, voda stékala do jádra a ochladila ho, ale výsledný obrovský oblak páry uvolnil další množství radioaktivity. Oheň uhasil pouze tehdy, když byl v 10:10 přerušen přívod vzduchu do reaktoru.

12. října v 15:10 závodní hasiči přerušili přívod vody. Z 9 000 m³ hasicí vody se kolem reaktoru shromáždilo radioaktivní jezero.

Uvolňování radioaktivity a úmrtí

Mrak uvolněný při požáru se přesunul nad Velkou Británii a odtud do kontinentální Evropy. Během požáru došlo ke dvěma únikům, nejprve z hořícího uranu a později z vodní páry během hašení.

Populace však byla varována až den po skončení požáru, mléko bylo shromážděno ze 17 okolních farem a vyhozeno do Irského moře .

12. října bylo také z oblasti 500 km² odebráno a zničeno radioaktivní mléko, které překročilo hranici 3 700  Bq na litr. Přestože mléko ve vzdálenějších farmách do roku 131 bylo kontaminovaným jódem, bylo prodáno a vláda o tom držela záznam pod pokličkou, aby se lidé nebáli. Do moře bylo vyhozeno celkem asi 2 miliony litrů 131 jódem kontaminovaného mléka.

Podle nejnovějších šetření se odhaduje, že požár způsobil mimo jiné 900 až 3700  TBq 131 jódu, 280 až 6300 TBq 132 telur , 90 až 350 TBq 137 cesia , asi 0,2 až 3,1 TBq 90 stroncia a 14 až 110 Bylo uvolněno TBq 210 polonium a 8 až 80 PBq 133 xenonů .

Účinky uvolněné radioaktivity byly zatím jen nedostatečně známy. Opatrná britská zpráva z roku 1982 jmenovala nejméně 40 souvisejících úmrtí, zatímco jiné z více než 70 vyšetřovacích zpráv uváděly kolem 100 úmrtí při nehodě. Dnešní modelové výpočty dospěly k závěru, že na tehdejší nehodu zemřelo na rakovinu plic zhruba 240 lidí.

Ještě větší kontaminaci zabránil naléhavý fyzik John Cockcroft, než byla hromada 1 uvedena do provozu, aby byly na komíny instalovány filtry, což mnozí inženýři v té době považovali za zbytečné (dokonce hovořili o Cockcroftově pošetilosti , Cockcroftovy pošetilosti ).

uzavření

1958-1961

Oblast kolem hromady 1 byla dekontaminována a neporušené palivové články byly odstraněny z jádra. Pokud to bylo možné, kontrolní a monitorovací tyče byly vloženy do zničeného jádra a odstraněno další zařízení na reaktoru. Na mechanické průchodky v radiačním štítu byla umístěna 80 cm silná vrstva betonu, aby se jádro utěsnilo. Zhruba 20 procent zničeného jádra stále obsahuje asi 6700 palivových článků poškozených požárem a 1700 izotopových kapslí. Dále byly z budov B3, B4, B13 a B14 odstraněny ventilátory a filtry pro chlazení vzduchu a zazděny vzduchové šachty k reaktorům.

Po požáru byla hromada 2 z bezpečnostních důvodů vyřazena z provozu a byly odstraněny palivové články.

Do poloviny 80. let 20. století bylo stále aktivní jádro hromady 1 pouze monitorováno.

Fáze 1

Plánování první fáze demontáže začalo na konci 80. let minulého století a práce byly zahájeny v roce 1993. Stínění kolem reaktoru bylo utěsněno, kontaminované kanály pro přívod a odvod vzduchu byly uzavřeny a vodní kanály, které přepravovaly použité prvky do chladicího bazénu B29, byly utěsněny. Radioaktivní kal byl navíc odstraněn z vodních kanálů do chladicí pánve, které byly silně kontaminovány požárem. Ve stejné době bylo v kanálech stále nalezeno 210 starých palivových článků.

Tato fáze byla dokončena v roce 1999, takže jádro reaktoru je nyní zcela odděleno od systémů přívodu a odvodu vzduchu a kanálů do chladicího bazénu.

V průběhu této práce byl již odstraněn výfukový komín hromady 2.

Fáze 2

Původní plán měl v letech 2008 až 2012 odstranit z jádra reaktoru zbývajících 13 tun jaderného paliva . Poté by mělo být samotné jádro reaktoru rozebráno a připraveno pro bezpečné konečné skladování .

V rámci demontážních prací bylo provedeno nové posouzení rizik stávajících rizik. Toto posouzení rizik ukázalo, že lze vyloučit obnovenou kritičnost jádra reaktoru. Zdá se, že neexistuje ani riziko požáru nebo výbuchu grafitového prachu, kterého se obávaly dřívější vyšetřování. Demontáž jádra reaktoru byla proto odložena, aby se zpočátku mohla soustředit na hlavní rizika v lokalitě.

Konečná demontáž reaktoru je plánována kolem roku 2040.

Kulturní adaptace

  • Sarah Aspinall: Windscale: Největší britská jaderná katastrofa . BBC , 2007 (dokumentární)
  • Německá hudební skupina Kraftwerk ve své písňové rozhlasové aktivitě uvádí Sellafield také jako metonym pro ztroskotaný jaderný reaktor s výzvou k zastavení radioaktivity .

Viz také

literatura

  • Lorna Arnold : Windscale 1957: Anatomie jaderné havárie. Macmillan, London 2007, ISBN 0-230-57317-7 .
  • Atomic Energy Research Establishment: Letecký radiometrický průzkum oblasti Windscale, 19.-22. října 1957 (zprávy AERE; č. R2890)
  • MJ Crick, GS Linsley: Hodnocení radiologického dopadu požáru reaktoru Windscale, říjen 1957 . In: International journal of radiační biologie a souvisejících studií ve fyzice, chemii a medicíně 46 (5), listopad 1984, s. 479-506 (první zprávy NRPB z roku 1982).
  • HJ Dunster, H Howells, WL Templeton: Okresní průzkumy po incidentu Windscale, říjen 1957 . In: Sborník z druhé mezinárodní konference OSN o mírovém využívání atomové energie, svazek 18: Nakládání s odpady a environmentální aspekty atomové energie (Ženeva: OSN), 1958, s. 296-308. Reprodukováno v Journal of Radiological Protection, svazek 27, číslo 3, září 2007 . doi : 10,1088 / 0952-4746 / 27/3/001 .
  • Paul Dwyer: Windscale: Jaderná katastrofa . BBC News, 5. října 2007.
  • Rob Edwards: Srážky ve větru zaútočily po celé Evropě . In: New Scientist , 6. října 2007
  • Marcus Franken, Manfred Kriener : Windscale hoří! V říjnu 1957 se atomové peklo rýsovalo na severozápadním pobřeží Anglie. Jedná se o první vážnou havárii reaktoru v historii. Protokol. In: Čas . Ne. 41 , 4. října 2007, s. 92 (Zeitlaufte) ( Windscale Burns ! [ Accessed 12 December 2012]).
  • Fuller, John: Téměř jsme ztratili Detroit. Balantine - Random House, New York 1975, s. 79.
  • JA Garland a R. Wakeford, Atmosférické emise z nehody Windscale z října 1957 , In: Atmosférické prostředí , svazek 41, vydání 18, červen 2007, strany 3904-3920. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2006.12.049
  • Walter C. Patterson: Černobyl: nejhorší, ale ne první . In: Bulletin atomových vědců . Srpen / září 1986
  • Spojené království Úřad pro atomovou energii: Depozice stroncia 89 a stroncia 90 na zemědělské půdě a jejich vstup do mléka po havárii reaktoru ve Windscale v říjnu 1957 (AHSB)
  • Richard Wakeford: Nehoda reaktoru Windscale - 50 let . In: Journal of Radiological Protection, Volume 27, No. 3, September 2007 . Citováno 21. května 2011.

webové odkazy

Individuální důkazy

  1. ↑ Windscale / Sellafield - Zářný příklad Velké Británie . ask1.org. 5. března 2006. Archivováno z originálu 18. března 2011. Získáno 21. května 2011.
  2. ^ William Penney a kol., Zpráva o nehodě ve Windscale č. 1 Hromada 10. října 1957, Journal of Radiological Protection, svazek 37, 2017, s. 791, načež byl stanoven limit 0,1 na litr. Bylo dosaženo hodnot 0,8 na litr.
  3. ↑ Atmosférické prostředí, sv. 41, s. 3904, 2007
  4. ^ Duncan Leatherdale: Windscale Piles: Cockcroftovy hlouposti se vyhnuly jaderné katastrofě , BBC News, 4. prosince 2014
  5. ↑ Poradní výbor poradní komise pro jadernou bezpečnost Projektový tým RG2 s projektem vyřazování z provozu hromady 1 Windscale Pile 1 ( anglicky , PDF; 37 kB) hse.gov.uk. 29. září 2005. Citováno 10. října 2017.
  6. ↑ Dostáváme se k jádru problému ( anglicky ) theengineer.co.uk. 14. května 2004. Citováno 10. října 2017.
  7. ↑ ČTVRTÁ NÁRODNÍ ZPRÁVA SPOJENÉHO KRÁLOVSTVÍ O SHODĚ S POVINNOSTMI SPOLEČNÉHO ÚMLUVY O BEZPEČNOSTI SPOTŘEBY PALIVA A O BEZPEČNOSTI RÁDIOAKTIVNÍHO ODPADU ( anglicky ) onr.org.uk. Září 2011. Získáno 10. října 2017., strana 43, odstavec A.3.83.
  8. ↑ Poradní výbor poradní komise pro jadernou bezpečnost Projektový tým RG2 s projektem vyřazování z provozu hromady 1 Windscale Pile 1 ( anglicky , PDF; 37 kB) hse.gov.uk. 29. září 2005. Citováno 10. října 2017.
Jaderné havárie od úrovně INES 5 („vážná nehoda“)
INES 7

Černobyl (1986) | Fukushima Daiichi (2011)

INES 6

Kyschtym (1957)

INES 5

Řeka Chalk (1952) | Sellafield (1957) | Santa Susana (1959) | Belojarsk (1977) | Harrisburg (1979) | Černobyl (1982) | Vladivostok (1985) | Goiânia (1987)

Souřadnice: 54 ° 25 '29,5 "  N , 3 ° 30' 0"  W.