Томас Маклафлин - Обзор ядерных аварий с возникновением СЦР (LA-13638)

• Название: Обзор ядерных аварий с возникновением СЦР (LA-13638)
• Автор: Томас Маклафлин
• Издательство: Лос-Аламосская национальная лаборатория
• Жанр: Физика
• Год: 2003

Обсуждаются ядерные аварии с возникновением самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР) и характеристики разгона на мгновенных нейтронах на критических сборках. Рассмотрено 60 аварий на различного типа оборудовании и установках. Приводятся детали, позволяющие читателю понять физическую картину, химические процессы во время аварии, а также предоставляется информация об административной обстановке на промежутке времени, предшествующем возникновению аварии, в тех случаях, когда она доступна. Приводится картина изменения мощности во времени, приводятся данные об энерговыделении, последствиях и причинах аварии. Для описания тех аварийных ситуаций, которые возникли на промышленных предприятиях, в настоящую версию были включены два новых раздела. В первом из них содержится анализ и выводы о физических и ядерно-физических свойствах систем, в которых происходила цепная реакция. Во втором обобщаются наблюдения и обсуждаются извлеченные уроки. Обсуждение случаев резкого превышения мощности крупных энергетических реакторов не включено в данный отчет.

---

scram [быстрый останов]: альтернативный термин, обозначающий мгновенное заглушение реактора.

shutdown mechanism [механизм останова]: механизм гашения и механического повреждения, если оно имеется, который может ограничить мгновенный всплеск мощности. Смотри: разгон на мгновенных нейтронах, механизм гашения, всплеск (мгновенный всплеск мощности).

sievert (Sv) [зиверт]: единица измерения эквивалентной дозы; 1 3в = 1 Дж/кг = 100 бэр. Принят в 1980 на Международной конференции по мерам и весам вместо бэра. Смотри: эквивалентная доза, бэр.

spike (in a prompt-power excursion) [пик (мгновенный всплеск мощности)]: начальный импульс при мгновенном всплеске мощности, ограниченный механизмом останова. Смотри: разгон на мгновенных нейтронах, механизм останова.

tuballoy (Tu) [тубалой]: термин, который использовался во время второй мировой войны для обозначения урана. Пришел из Англии, в настоящее время считается устаревшим. Смотри: оралой.

uranium enrichment (enrichment) [обогащение урана (обогащение)]: весовой процент урана 235U в уране при условии, что процентное содержание превышает его естественное значение. Если говорится о "повышенном содержании 233U", то должно быть указано обогащение 233U.

x-ray [рентгеновское излучение]: электромагнитное излучение с длиной волны в интервале от 10–10 до 10—6 см.

Приложение B: Схемы оборудования, табулированные физические данные и данные о выходе числа делений для 22 технологических аварий

Часть 1 содержит раздел, следующий сразу за описанием 22-ой аварии и озаглавленный как «Физические и нейтронные характеристики аварий с возникновением критичности на технологических установках». В этом разделе описывается большое число неизвестных величин, приближений и неопределенностей, связанных с упрощенным воссозданием картин аварий и табулированием данных. Выход и удельный выход в таблицах этого приложения приводятся в единицах «число делений» и «число делений на литр», соответственно.

Та же самая информация представлена здесь в новом формате для облегчения понимания приблизительной геометрии и данных о выходе, связанных с каждой технологической аварией. Хотя эти данные никогда не будут квалифицироваться как «реперные» (можно было бы провести расчеты, но результаты были бы в большой степени спорными), они могут оказаться полезными для студентов и преподавателей университетов и для специалистов по критичности при чтении лекций оперативному персоналу с целью его обучения.

Для каждой из двадцати двух промышленных аварий, описанных в Части I, в этом Приложении дается схематическое изображение геометрии емкостей, в которых произошла авария. В подавляющем большинстве случаев эти емкости были заполнены делящимся материалом лишь частично. На всех схемах делящийся материал, содержащий плутоний, изображен зеленым цветом, а содержащий уран материал изображен красным цветом. В некоторых случаях объем с делящимся материалом реально состоял из двух частей, в одной из которых плотность делящегося материала была ниже, чем в другой. На соответствующих схемах на более низкую плотность плутония указывает светло-зеленый цвет, а на более низкую плотность урана указывает светло-красный цвет.

1. ПО «Маяк», г. Озерск, 15 марта 1953 г

Раствор нитрата плутония в контейнере для временного хранения; одна вспышка; один оператор перенес острую лучевую болезнь, другой серьезно переоблучился.

2. ПО «Маяк», г. Озерск, 21 апреля 1957 г

Накопление осадка с высокообогащенным (90 %) ураном в монжюсе опасной геометрии; один летальный исход, пятеро серьезно облученных.

3. ПО «Маяк», г. Озерск, 2 января 1958 г

Раствор уранилнитрата, U(90 %), в экспериментальной емкости; одна вспышка; три летальных исхода, один случай значительного облучения.

4. Радиохимический завод Y-12, Окридж, 16 июня 1958 г

Раствор уранилнитрата, U(93 %), в сборнике воды; многочисленные осцилляции мощности; существенные дозы получили восемь человек.

5. Лос-Аламосская национальная лаборатория, 30 декабря 1958 г

Растворы плутония в емкости для работы с органическими веществами; единичный всплеск мощности; один погибший; два человека получили значительные дозы облучения.

6. Радиохимический завод, шт. Айдахо, 16 октября 1959 г

Раствор уранилнитрата, U(91 %), в емкости для сбора жидких отходов; многократные всплески мощности; два человека получили значительные дозы облучения.

7. ПО «Маяк», г. Озерск, 5 декабря 1960 г

Раствор карбоната плутония в монжюсе; многократные вспышки мощности; незначительное облучение.

8. Радиохимический завод, шт. Айдахо, 25 января 1961 г

Раствор уранилнитрата, U(90 %), в конденсаторе; многочисленные всплески мощности; незначительные дозы облучения.

9. Сибирский химический комбинат (СХК), Завод разделения изотопов, г. Северск, 14 июля 1961 г

Накопление обогащенного урана (22,6 %) в расширительном баке вакуумного насоса; два разгона мощности; один случай значительного облучения.

10. Завод в Ханфорде, шт. Вашингтон, 7 апреля 1962 г

Раствор плутония в передаточной емкости; многократные всплески мощности; три человека получили значительные дозы облучения.

11. ПО «Маяк», г. Озерск, 7 сентября 1962 г

Раствор нитрата плутония в реакторе-растворителе; три вспышки; незначительное облучение.

12. Сибирский химический комбинат, г. Северск, Химико-металлургический завод, 30 января 1963 г

Установка для растворения отходов, содержащих уран с обогащением 90 %; многочисленные всплески мощности; незначительные дозы облучения.

13. Сибирский химический комбинат, г. Северск, 2 декабря 1963 г

Высокообогащённый уран, U(90 %); накопление органики в вакуумной ловушке опасной геометрии; 16 слабых всплесков мощности в течение 16 часов; незначительное облучение.

14. Завод по химпереработке топлива компании «Юнайтед Нюклеар Фьюелз», шт. Род-Айленд, 24 июля 1964 г

Раствор уранилнитрата, U(93 %), в емкости для раствора карбоната натрия; два всплеска мощности; один смертельный исход; два человека получили значительные дозы облучения.

15. Машиностроительный завод, г. Электросталь, 3 ноября 1965 г

Смесь с водой диоксида урана, U(6,5 %), в водяном баке вакуумного насоса; одна вспышка; незначительные дозы облучения.

16. ПО «Маяк», г. Озерск, 16 декабря 1965 г

Раствор уранилнитрата, U(90 %), в реакторе-растворителе; многократные вспышки; незначительные дозы облучения персонала.

17. ПО «Маяк», г. Озерск, 10 декабря 1968 г

Растворы плутония в 60-литровых емкостях; три вспышки; один человек погиб, один сильно облучен.

18. Завод в Виндскэйле, Великобритания, 24 августа 1970 г

Органика, насыщенная плутонием, в передаточной емкости; единичный всплеск мощности; незначительные дозы облучения.

19. Радиохимический завод, шт. Айдахо, 17 октября 1978 г

Раствор уранилнитрата, U(82 %), нижняя секция промывочной колонны; картина энерговыделения неизвестна; незначительные дозы облучения.

20. Сибирский химический комбинат, г. Северск, 13 декабря 1978 г

Слитки металлического плутония в контейнере для хранения; один пик мощности; один случай серьезного облучения.

21. Новосибирский завод химических концентратов, 15 мая 1997 г