SL-1

SL-1

El reactor SL-1 mentres era desmantellat en la National Reactor Testing Station.

El SL-1, o Stationary Low-Power Reactor Number One («reactor estacionario de baixa potencia número un»), va anar un reactor d'energia nuclear militar experimental dels Estats Units, destruït en el primer accident d'una planta nuclear en els Estats Units. Part del Programa d'Energia Nuclear de l'Armada, durant les fases de disseny i construcció se li va denominar Argonne Low Power Reactor (ALPR). Estava destinat a proporcionar energia elèctrica i calefacció per a chicotetes instalacions militars remotes, tals com a emplaçaments de radar prop del círcul polar àrtic, i les de la llínea distant de ràpit avís, coneguda com DEW Line. L'energia proyectada era de 3 megavats tèrmics. La potència de funcionament era de 200 kW elèctrics, 400 kW tèrmics, per a calefacció. Per a realisar proves es va instalar a 60 km aproximadament a l'oest d'Idaho Falls, Idaho, en la Planta Nacional de Proves de Reactors, en Plantilla:Coord/input/d</noinclude>.

Descripció de l'accident

El 21 de decembre de 1960, es va apagar el reactor per a procedir al seu manteniment, calibración dels instruments, instalació d'instruments auxiliars i instalació de 44 cables de fluix per a controlar els nivells de fluix de neutrons en el núcleu del reactor. Els cables estaven fets d'alumini en incorporació d'aleació d'alumini-cobalt.

A les 9:01 p. m. del 3 de giner de 1961, despuix d'un tancament d'11 dies per vacacions, i durant les accions de manteniment, el SL-1 va entrar en crisis immediata. Com a resultat, la gran cantitat de calor generada en tan sol 4 milisegons, va provocar el súbit evaporament de part de l'aigua del núcleu del reactor. El vapor d'aigua generat va provocar una ona de pressió que va colpejar la part superior del caixco del reactor. Açò va espentar la barra de control i tot el caixco del reactor cap a dalt, matant a l'operari que es trobava damunt del caixco, deixant-ho estampat en el sostre. Atres dos empleats militars, un supervisor i un en formació, també varen resultar morts. Les víctimes varen ser els especialistes de l'eixèrcit John Byrnes, Richard McKinley i el cap electriciste de la marina Mat Richard Legg.

Principis del reactor i successos

En tots els reactors regulats per aigua, per a fer-los funcionar es precisa la presència d'aigua per a moderar (rebaixar) la velocitat dels neutrons produïts per la reacció nuclear i permetre que la reacció nuclear proseguixca. Si la reacció passa a ser massa gran, varis factors llimiten la reacció. El primer factor de llimitacions és la normal expansió de la calor del núcleu ya que quan els seus components aumenten la seua temperatura i la difonen, es disminuïx la taxa de reacció. Per a este disseny, es podia regular automàticament la reacció si el periodo de taxa de creiximent d'energia era de 100 milisegons o més.

Si l'expansió del núcleu no pot reaccionar en la suficient rapidea o en suficient reducció de l'energia, el següent procés de llimitació és la de conversió de l'aigua en vapor, que retira ràpida i automàticament el moderador d'aigua i apaga la reacció nuclear. El periodo en lo que açò succeïx depén del disseny del reactor. En el disseny d'este reactor era d'al voltant de 6 milisegons ans que s'iniciara la formació de vapor, en part per la gruixa de la cobertura d'alumini del núcleu – una envoltura més prima haguera proporcionat una resposta més ràpida al no aïllar tant el núcleu.

Com a chicotet reactor, el SL-1 estava dissenyat en una barra principal central de control que era capaç de produir un excés de reactivitat molt gran si es retirava per complet. L'excés de reactivitat és una mida de quanta capacitat té d'accelerar la reacció nuclear que es requerix per a iniciar una reacció nuclear controlada per a la generació d'energia. El potencial d'excés de reactivitat es requerix sempre degut a que el combustible va sent menys reactiu a mida que transcorre el temps. Un excés de reactivitat més gran incrementa la taxa de la reacció nuclear. En operació normal, les barres de control es retiren únicament lo suficient per a provocar la suficient reactivitat per a una reacció nuclear sostinguda i generar energia.

En este accident, l'adició molt gran de reactivitat es va produir en un periodo estimat de 3,6 milisegons. Lo que era massa ràpit per a que la calor del núcleu travessara la envoltura d'alumini i fera hervir suficient aigua per a detindre el creiximent de l'energia en totes les parts del núcleu.

En el seu lloc, el método final de control es va produir en parts del núcleu: vaporisació destructiva i conseqüent explosió convencional de les parts del núcleu del reactor en les que les majors cantitats d'energia estaven sent produïdes més ràpidament. Es va estimar que els processos de calfament i vaporisació es varen produir en al voltant de 7,5 milisegons, en antelació suficient a que es formara el vapor per a apagar la reacció, derrotant a l'apagat per vapor per uns pocs milisegons.

Successos despuix del creiximent de l'energia

No hi havia cap una atra persona en l'emplaçament del reactor. La finalisació de la reacció nuclear va ser provocada únicament pel disseny del reactor i els principis físics bàsics de l'aigua calfada i de la vaporisació dels elements del núcleu, separant-los i retirant el moderador.

Els sensors de calor sobre el reactor varen disparar una alarma en l'instalació de seguritat de l'emplaçament central de proves. El primer equip de resposta, de bombers, va aplegar nou minuts despuix i inicialment no varen advertir res inusual, en solament una chicoteta columna de vapor que eixia de l'edifici, normal per a la fredor de la nit en una temperatura de -5 °C. L'edifici de control semblava normal. Al acostar-se a l'edifici del reactor els seus detectors de radiació varen botar ràpidament, fins al llímit de marge màxim, per lo que es varen retirar, ya que no sabien si podien actuar en seguritat o quant temps podien permanéixer.

A les 9:17 p. m. va aplegar un físic de seguritat, i juntament en un bomber, proveïts abdós de botelles d'aire i caraces en pressió positiva per a forçar l'expulsió de qualsevol contaminant potencial, es varen acostar a les escales del reactor de l'edifici del reactor. Els seus detectors presentaven una llectura de 25 roentgen per hora quan varen escomençar a pujar les escales per lo que es varen retirar.

Alguns minuts despuix un equip de resposta de físics va aplegar en, medidors de radiació capaces de medir radiacions gamma fins a 500 R/hr, i roba de protecció per a tot el cos. Els bombers varen pujar les escales i des del cim varen poder vore els danys en la sala del reactor. En els medidors mostrant llectures al màxim de l'escala es varen retirar, en lloc de proseguir un major acostament al reactor.

Al voltant de les 10:30 p. m. va aplegar el supervisor del contractiste encarregat del funcionament de l'emplaçament acompanyat d'atres físics. Abdós varen entrar en l'edifici del reactor i varen trobar dos cossos mutilats: un clarament mort i l'atre que es movia llaugerament. En un llímit d'un minut per persona i accés, un equip de cinc persones en arneses va recuperar l'operador que encara respirava: no va conseguir recuperar la consciència i va fallir de la seua ferida en el cap cap a les 11 p. m. El seu cos estava tan contaminat que emetia prop de 500 roentgen per hora. L'equip va buscar pero no va trobar el tercer home. En tots els supervivents recuperats, la seguritat dels rescatadores va prendre prioritat, i els treballs varen ser ralentisats per a protegir-los.

En la nit del 4 de giner un equip de sis voluntaris va utilisar un pla que suponia formar grups de dos per a recuperar el segon cos. L'or-198 radioactivo del seu rellonge d'or i el coure-64 d'un tornell d'una mistera varen demostrar posteriorment que el reactor ya havia alcançat el seu punt crític.

El tercer home no va ser descobert durant varis dies per l'estat destrossat de la sala. El 9 de giner un equip de huit hòmens en relleus de dos, en un permís de 65 segons d'exposició, varen utilisar una ret i una grua per a recuperar el cos des de la seua posició clavat en el sostre del reactor.

Els cossos dels tres operadors varen ser enterrats en sarcòfecs de plom sagellats en ciment i situats en voltes metàliques en una cobertura de ciment. Tots presentaven ferides físiques, incloent varis impactes de fragments d'ensamblages de combustible. Richard Leroy McKinley està enterrat en la secció 31 del Cementeri Nacional de Arlington, en mides especials de seguritat per a evitar la profanació insegura de la seua tomba.

Motius

Un dels procediments de manteniment requerits indicava que la barra principal de control devia ser retirada manualment aproximadament 3 polzades per a sometre-la al seu mecanisme automàtic de control, del com havia segut desconectada. Càlculs efectuats despuix de l'accident, varen estimar que la barra de control va ser realment retirada de forma manual aproximadament 20 polzades, provocant l'explosió de vapor. Les tres teories més comunes propostes per a esta discrepància són les de sabotage o intent de suïcidi per part d'un dels operadors, retirada inadvertida de la barra de control principal, o un intent intencionat de moure la barra de control, per a que es moguera més suaument dins del seu estage. Els registres de manteniment no aporten res sobre lo que els tècnics estaven intentat fer i per lo tant la causa certa de l'accident és difícil que aplegue mai a saber-se. Hi ha comentaris que sugerixen que en el moment de l'accident l'operador estava intentant reinsertar la barra de control per a evitar la reacció descontrolada.

L'investigació va durar casi dos anys i els cables de fluix instalats de nou varen facilitar informació d'importància sobre lo que va succeir en el núcleu del reactor.

Vore també

• Experiments BORAX-I, en 1953-4, que varen demostrar que la transformació d'aigua en vapor llimitaria en seguritat un escape de reactor d'aigua en ebullició, com va succeir en este accident.

Referències (en anglés)

• INEEL Publication "Proving the Principle"
  • Chapter 15 "The SL-1 Reactor" 9.5 MB PDF
  • Chapter 16 "The Aftermath" 4.3 MB PDF
• US Department of Energy Idaho Freedom of Information Act request archives, inclou 8 documents sobre l'accident de el SL-1.
• "SL-1 Reactor Accident on January 3, 1961, Interim Report", maig de 1961. 15.5 MB PDF.
• SL-1 Accident
• Atomic Energy Insights - July 1996
• Brain Candy #59 - The SL-1 Accident
• ALPR pàgina en sumari del disseny.
• Dr. George Voelz, M.D., un dels dos doctors en el lloc, relat oral dels events.