Windscale merkevare

10. oktober 1957 brøt det ut en brann i en britisk atomreaktor i Windscale (nå Sellafield , England ) . Dette satte en sky med betydelige mengder radioaktivt materiale ut, som strekker seg over hele Storbritannia og fastlands-Europa distribuert . Denne ulykken er klassifisert som en alvorlig ulykke (nivå 5) på syv-nivå internasjonal vurderingsskala for atomhendelser (INES) som er i kraft, dvs. en ulykke med effekter utenfor selskapets lokaler og alvorlig skade på reaktorkjernen (slik som som Three Mile Island ). Innen 2005 hadde strålingen i reaktoren sunket til rundt en prosent av det svært høye nivået etter brannen.

Historisk bakgrunn

Etter at USA prøvde å forhindre spredning av atomvåpen etter slutten av andre verdenskrig , ble andre land nektet tilgang til atomteknologi ved McMahon Act, som ble vedtatt i 1946 og trådte i kraft 1. januar 1947 . De tidligere allierte presset imidlertid fram nasjonale kjernefysiske teknologiprogrammer, slik at Storbritannia hadde sine egne atomvåpen fra 1952 , Sovjetunionen fra 1949. For å innhente amerikanernes vitenskapelige og tekniske ledelse hadde forskning og produksjon å være avansert under stort tidspress; Sikkerhetsaspekter spilte en mindre rolle, selv om farene ved radioaktivitet nå var godt kjent.

For å bygge en britisk bombe var plutoniumproduksjon topprioritet. Det valgte stedet var stedet for en tidligere ammunisjonsfabrikk i Windscale ved Irskesjøen ( Cumbria , nordvest-England ), som hadde tilstrekkelig kjølevann fra Wastwater og Ennerdale-innsjøene og lå langt borte fra områder med tettere befolkede områder. Regionen var veldig fornøyd med byggingen av anlegget, ettersom nedgangen i tidligere næringer og gruvedrift hadde skapt økonomiske vanskeligheter; det forventes at den nye industrien vil gi et betydelig oppsving.

Til tross for innstramningstiltakene etter krigen begynte byggingen av atomreaktoren på haug 1 høsten 1947 og ble satt i drift allerede i oktober 1950. Pål nr. 2 , identisk i konstruksjon , ble satt i drift åtte måneder senere. Begge reaktorene produserte sammen rundt 35 kg plutonium-239 våpenklasse per år. Samtidig ble det første opparbeidingsanlegget B204 bygget for å utvinne plutonium. Byggearbeidene var under stort tidspress på grunn av den politiske rammen.

I februar 1952 ble de første delene av plutonium levert til Aldermaston-fabrikken nær Oxford, og i oktober eksploderte den første britiske atombombe- orkanen utenfor Australias kyst.

teknologi

Reaktorer

Funksjonsdiagram over vindskala reaktorhaug nr. 1

For å produsere plutonium fra naturlig uran så raskt som mulig , ble grafitt-modererte , luftkjølte reaktorer med en termisk effekt på 180 MW brukt. Reaktorkjernen besto av 1.966 tonn grafittblokker med 3444 horisontale kanaler anordnet i et åttekantet område i midten av kjernen. Kjernen hadde en diameter på 15 m, var 7,5 m tykk og omgitt av 2,7 m tykk armert betong som strålingsskjold. Metallisk naturlig uran ble brukt som drivstoff og var innkapslet i 28,5 cm lange, 2,5 cm tykke aluminiumskapsler. For bedre varmespredning ble hver kapsel utstyrt med radiale kjølefinner. For å øke produksjonen av plutonium ble veggtykkelsen til aluminiumskapslene deretter redusert ved maling, og den resulterende lavere stabiliteten til kapslene ble akseptert. 21 slike drivstoffsenheter ble lastet fra fronten inn i hver kanal i reaktoren. Det var også andre kanaler for isotopkapsler og kontrollstenger . Isotopkapslene inneholdt litium og magnesium . Tritium , som var et presserende behov for den britiske hydrogenbomben , ble klekket ut fra litiumet ved å fange nøytroner .

Brukte drivstoffelementer ble presset ut av kjernen ved hjelp av stålstenger, der de falt i bøtter i et vannbasseng og ble transportert via en vannkanal skjermet av meter tykke betongvegger inn i forfallende bassenget B29 , som brukes i fellesskap. for bunke 1 og 2 . Avkjølingen ble utført av to viftehus som var koblet til fronten av reaktorkjernen med sjakter. Den utgående luft ble sluppet ut i omgivelsene gjennom en 125 m høy skorstein , som var utstyrt med filter på toppen for å holde tilbake radioaktive partikler. Hele reaktorstrukturen hadde en masse på rundt 57 000 tonn.

De to reaktorene produserte hver rundt 35 kg plutonium per år. I perioden 1951 til 1957 ble det produsert omtrent 385 kg plutonium i prosessanlegget B23 .

Moderator

Da reaktorene ble planlagt i 1946, var det lite kjent om oppførselen til grafitt under nøytronbombardement, alt som var kjent var at grafittmoderatoren i reaktoren utvides så lenge temperaturene holder seg under 250 ° C.

To år etter at haug 1 ble satt i drift, ble det funnet at det var gjentatte spontane temperaturøkninger i kjernen. Dette ble til slutt tilskrevet det faktum at grafitten til moderatoren lagrer Wigner energi når den utvides under nøytronbombardement , som senere frigjøres spontant hvis ingen mottiltak blir tatt. Siden høyere temperaturer er farlige for den luftkjølte grafitten så vel som for isotopen og drivstoffelementene på grunn av brannfare, begynte kjernen å bli bakt ut med jevne mellomrom i 1952 for å redusere Wigner-energien på en kontrollert måte . For dette formål ble kjernetemperaturen langsomt økt over normal driftstemperatur.

I oktober 1957 hadde denne prosessen allerede blitt gjennomført femten ganger på bunke 1 og 2. Imidlertid viste det seg å bli stadig vanskeligere og krevde noen ganger kjernen å varmes opp igjen for å frigjøre Wigner-energien som ønsket. I oktober 1957, da bunke 1 ble bakt for niende gang, skjedde en katastrofe .

Forløpet av reaktorulykken i oktober 1957

7. oktober 1957 begynte teknikerne bakeout-prosessen , som skulle fullføres etter tre dager. Avstengningsreaktoren til bunke 1 ble startet kl 19:25 med viftene slått av og stabilisert ved 250 ° C. Den frigjorte Wigner-energien skal heve temperaturen til den tiltenkte maksimale verdien på 350 ° C.

8. oktober viste skjermene at den tiltenkte temperaturen ikke var nådd. Siden bakeout ikke ble tatt i betraktning i planleggingen, manglet temperaturmålepunkter i begge reaktorene for å være i stand til å overvåke tilstrekkelig bakeout-prosessen, som ennå ikke var helt forstått. Driftspersonalet var derfor avhengig av empiriske verdier og temperaturmålepunktene som ble gitt for normal drift. Selv om noen målepunkter indikerte stigende temperatur, bestemte operatøren seg klokka 10.30 for å fortsette å varme opp reaktoren. Klokka 11.05 var det en plutselig økning i temperaturen på 80 Kelvin, ellers forble alt rolig de neste halvannen dagene, selv om grafitten til reaktorkjernen sannsynligvis allerede brant.

9. oktober klokken 22.15 var de målte temperaturene fortsatt for høye, noen av dem over 400 ° C.

Klokka 05.40 den 10. oktober indikerte måleinstrumenter på skorsteinen og i lokalene at reaktoren frigjorde radioaktivitet. Strålingen fra den 120 meter høye eksosrøret over reaktoren steg kraftig. Kjernetemperaturen økte også betydelig. Først ble det antatt at en isotopkapsel fylt med litium og magnesium hadde bristet og prøvd å finne problemet med en fjernstyrt måleenhet, hvis aktiveringsstenger allerede hadde kjørt seg på grunn av varmen.

Først klokken 15 varslet operasjonsteamet fabrikkledelsen. Siden ingen instruksjoner ble mottatt klokken 16.30, åpnet en tekniker i beskyttelsesdrakt et skaft foran på reaktorkjernen og så de glødende drivstoffelementene. Det var tydelig at reaktoren måtte avkjøles. Viftene kunne imidlertid ikke brukes til kjøling, da de ville ha forsynt grafittbrannen med ekstra oksygen og sluppet ut enda mer radioaktive stoffer i miljøet på grunn av drivstoffelementene og isotopkapslene som ble skadet av brannen. Vann kunne heller ikke brukes, da det ville reagere med det smeltede og brennende uranet, de andre metallene og grafitten for å danne hydrogen og etyn , noe som ville ha forårsaket en eksplosjon . Derfor, etter at et tankskip hadde ankommet fra det nærliggende atomkraftstasjonen Calder Hall, ble det forsøkt å slukke brannen med 25 tonn flytende karbondioksid , men dette hadde ingen effekt. Klokka 20:30 ble det observert gjennom inspeksjonsluker i taket på reaktorkjernen at blå flammer skjøt ut av kjernen.

1300 ° C ble nådd 11. oktober klokken 01:53 I mellomtiden var det utløst en alarm i fabrikkens lokaler. Selv om radioaktivitet hadde blitt frigitt hele dagen, ble publikum fortsatt ikke informert. Heldigvis for operatørene blåste vinden den radioaktive skyen av 131 jod , plutonium, cesium og strontium ut på Irske hav.

Til tross for risikoen for en oksyhydrogengasseksplosjon som ville ha ødelagt hele reaktoren og frigitt det radioaktive materialet i kjernen over et stort område, ble det endelig gjort forsøk 11. oktober klokken 08:55 for å bekjempe brannen med vann, men dette gjorde ikke gi ønsket resultat. Gjennom inspeksjonslukerne fant teknikerne at vannet skjøt gjennom kanalens kanaler ineffektivt. Først da vanntrykket ble redusert klokken 09:56, strømmet vannet inn i kjernen og avkjølte det, men den resulterende enorme skyen av damp frigjorde ytterligere mengder radioaktivitet. Brannen slukket først da lufttilførselen til reaktoren ble avbrutt kl 10:10.

12. oktober klokken 15.10 avbrøt anlegget brannvesenet vannforsyningen. En radioaktiv innsjø hadde samlet seg rundt reaktoren fra 9.000 m³ slokkevann.

Utgivelse av radioaktivitet og dødsfall

Skyen som ble frigitt i brannen flyttet over Storbritannia og derfra til fastlands-Europa. Under brannen var det to utslipp, først fra det brennende uranet og senere fra vanndampen under slukkingsprosessen.

Imidlertid ble befolkningen bare advart dagen etter brannens slutt, melken ble samlet inn fra 17 gårder rundt og dumpet i Irskesjøen .

12. oktober ble radioaktiv melk som overskred en grense på 3700  Bq per liter, også samlet inn fra et område på 500 km² og ødelagt. Selv om melk fra fjernere gårder innen 131 var forurenset jod, ble det solgt og registrert av regjeringen under folks skyld for ikke å bekymre seg. Totalt ble rundt 2 millioner liter 131 jodforurenset melk kastet i sjøen.

I følge de siste undersøkelsene anslås det at brannen blant annet forårsaket 900 til 3700  TBq 131 jod, 280 til 6300 TBq 132 tellur , 90 til 350 TBq 137 cesium , ca 0,2 til 3,1 TBq 90 strontium og 14 til 110 TBq 210 polonium og 8 til 80 PBq 133 xenon ble frigitt.

Effektene av den frigjorte radioaktiviteten var så langt bare utilstrekkelig kjent. En forsiktig britisk rapport fra 1982 nevnte minst 40 relaterte dødsfall, mens andre av de mer enn 70 etterforskningsrapportene nevnte rundt 100 drepte i ulykken. Dagens modellberegninger kommer til at rundt 240 mennesker døde av lungekreft som følge av ulykken på den tiden.

En enda større forurensning ble forhindret av det faktum at før Pile 1 ble tatt i bruk, insisterte fysikeren John Cockcroft på at det skulle installeres filtre på toppen av skorsteiner, noe som mange av ingeniørene den gang anså som unødvendige (de snakket til og med om Cockcroft's dårskap , Cockcroft's dårskap ).

nedleggelse

1958-1961

Området rundt Pile 1 ble dekontaminert og de intakte drivstoffelementene ble fjernet fra kjernen. Så langt som mulig ble kontroll- og overvåkingsstavene satt inn i den ødelagte kjernen, og tilleggsutstyret på reaktoren ble fjernet. Et 80 cm tykt lag av betong ble plassert over de mekaniske gjennomføringene i strålingsskjoldet for å tette kjernen. De rundt 20 prosent av kjernen som ble ødelagt inneholder fortsatt rundt 6700 drivstoffelementer som er skadet av brannen og 1700 isotopkapsler. Videre ble viftene og filtrene for luftkjøling fjernet fra bygningene B3, B4, B13 og B14, og luftakslene til reaktorene ble muret opp.

Etter brannen ble bunke 2 avviklet av sikkerhetsmessige årsaker, og drivstoffelementene ble fjernet.

Fram til midten av 1980-tallet ble den fremdeles aktive kjernen i Pile 1 bare overvåket.

Fase 1

Planleggingen for den første demonteringsfasen begynte på slutten av 1980-tallet, og arbeidet startet i 1993. Skjermingen rundt reaktoren ble forseglet, de forurensede innløps- og avtrekkskanalene ble lukket og vannkanalene som transporterte brukte elementer til kjølebassenget B29 ble forseglet. I tillegg ble det radioaktive slammet fjernet fra vannkanalene til kjølebassenget, som var sterkt forurenset av brannen. 210 gamle drivstoffelementer ble fremdeles funnet i kanalene.

Denne fasen ble fullført i 1999, slik at reaktorkjernen nå er helt atskilt fra til- og avtrekkssystemene og kanalene til kjølebassenget.

Avtrekkspipen til Pile 2 var allerede fjernet i løpet av dette arbeidet.

Fase 2

Den opprinnelige planen var å fjerne de resterende 13 tonn atomdrivstoff fra reaktorkjernen mellom 2008 og 2012 . Etter det skal selve reaktorkjernen demonteres og klargjøres for sikker sluttlagring .

Som en del av demonteringsarbeidet ble det gjort en ny risikovurdering av eksisterende risikoer. Denne risikovurderingen viste at en fornyet kritikk av reaktorkjernen kan utelukkes. Risikoen for brann eller en grafittstøveksplosjon, som man hadde fryktet i tidligere undersøkelser, ser heller ikke ut til å eksistere. Demonteringen av reaktorkjernen ble derfor utsatt for i utgangspunktet å konsentrere seg om store risikoer på stedet.

Endelig demontering av reaktoren er planlagt rundt 2040.

Kulturell tilpasning

  • Sarah Aspinall: Windscale: Storbritannias største atomkatastrofe . BBC , 2007 (dokumentar)
  • I sin sang radioaktiviteten , den tyske musikken gruppen Kraftwerk også nevner Sellafield som metonym for havarerte atomreaktor med kallet til stopp radioaktivitet .

Se også

litteratur

  • Lorna Arnold : Windscale 1957: Anatomy of a Nuclear Accident. Macmillan, London 2007, ISBN 0-230-57317-7 .
  • Atomic Energy Research Establishment: En luftbåren radiometrisk undersøkelse av vindskalaområdet, 19. - 22. oktober 1957 (AERE rapporterer; nr.R2890)
  • MJ Crick, GS Linsley: En vurdering av den radiologiske effekten av Windscale-reaktorbrannen, oktober 1957 . I: Internasjonal journal for strålingsbiologi og relaterte studier i fysikk, kjemi og medisin 46 (5), nov 1984, s. 479-506 (første NRPB-rapporter fra 1982).
  • HJ Dunster, H Howells, WL Templeton: Distriktsundersøkelser etter Windscale-hendelsen, oktober 1957 . I: Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy, Volume 18: Waste Treatment and Environmental Aspects of Atomic Energy (Geneva: United Nations), 1958, s. 296-308. Gjengitt i Journal of Radiological Protection, bind 27, nummer 3, september 2007 . doi : 10.1088 / 0952-4746 / 27/3/001 .
  • Paul Dwyer: Windscale: En atomkatastrofe . BBC News, 5. oktober 2007.
  • Rob Edwards: Nedfall i vindskala blåste rett over hele Europa . I: New Scientist , 6. oktober 2007
  • Marcus Franken, Manfred Kriener : Vindskala brenner! I oktober 1957 truet atominfernoet på Englands nordvestkyst. Det er den første alvorlige reaktorulykken i historien. En protokoll. I: Tiden . Nei. 41 , 4. oktober 2007, s. 92 (Zeitlaufte) ( Windscale burns! [Besøkt 12. desember 2012]).
  • Fuller, John: We Almost Lost Detroit. Balantine - Random House, New York 1975, s.79.
  • JA Garland og R. Wakeford, Atmosfæriske utslipp fra Windscale-ulykken i oktober 1957 , I: Atmospheric Environment , bind 41, utgave 18, juni 2007, sider 3904–3920. doi: 10.1016 / j.atmosenv.2006.12.049
  • Walter C. Patterson: Tsjernobyl: verst men ikke først . I: Bulletin of the Atomic Scientists . August / september 1986
  • Storbritannia Atomic Energy Authority: Avsetning av strontium 89 og strontium 90 på jordbruksareal og deres inntreden i melk etter reaktorulykken ved Windscale i oktober 1957 (AHSB)
  • Richard Wakeford: Windscale-reaktorulykken - 50 år senere . I: Journal of Radiological Protection, bind 27, nr. 3, september 2007 . Hentet 21. mai 2011.

weblenker

Individuelle bevis

  1. ↑ Windscale / Sellafield - et skinnende eksempel på Storbritannia . ask1.org. 5. mars 2006. Arkivert fra originalen 18. mars 2011. Hentet 21. mai 2011.
  2. ^ William Penney et al., Rapport om ulykken i Windscale No. 1 haug 10. oktober 1957, Journal of Radiological Protection, bind 37, 2017, s. 791, hvoretter det ble satt en grense på 0,1 per liter. Verdier på 0,8 per liter ble oppnådd.
  3. ↑ Atmospheric Environment, Vol. 41, s. 3904, 2007
  4. ↑ Duncan Leatherdale: Windscale Piles: Cockcroft's Follies Avoided Nuclear Disaster , BBC News, 4. desember 2014
  5. ↑ Nuclear Safety Advisory Committee Meeting of RG2 med Windscale Pile en Decommissioning Prosjektgruppen ( engelsk , PDF, 37 kB) hse.gov.uk. 29. september 2005. Hentet 10. oktober 2017.
  6. ↑ Komme til kjerneproblemet ( engelsk ) theengineer.co.uk. 14. mai 2004. Hentet 10. oktober 2017.
  7. ↑ STORBRITANNIAS FJERDE NATIONALE RAPPORT OM OVERHOLDELSE AV FORPLIKTELSENE I FELLESKONVENSJONEN OM SIKKERHETEN FOR BRUKT BRENNSTOFFSSTYRING OG SIKKERHETEN FOR RADIOAKTIV AVFALLSHANTERING ( engelsk ) onr.org.uk. September 2011. Hentet 10. oktober 2017., side 43, avsnitt A.3.83.
  8. ↑ Nuclear Safety Advisory Committee Meeting of RG2 med Windscale Pile en Decommissioning Prosjektgruppen ( engelsk , PDF, 37 kB) hse.gov.uk. 29. september 2005. Hentet 10. oktober 2017.
Atomulykker fra INES nivå 5 ("alvorlig ulykke")
INES 7

Tsjernobyl (1986) | Fukushima Daiichi (2011)

INES 6

Kyschtym (1957)

INES 5

Chalk River (1952) | Sellafield (1957) | Santa Susana (1959) | Beloyarsk (1977) | Harrisburg (1979) | Tsjernobyl (1982) | Vladivostok (1985) | Goiânia (1987)

Koordinater: 54 ° 25 ′ 29,5 ″  N , 3 ° 30 ′ 0 ″  V.