Графитовый реактор X-10

Графитовый реактор X-10
X-10 Graphite Reactor, X-10 Pile, Clinton Pile
Тип реактора	графитово-воздушный
Назначение реактора	производство оружейного плутония и радиоизотопов
Технические параметры
Топливо	уран-235, уран-238
Разработка
Проект	1943
Научная часть	Оук-Риджская национальная лаборатория
Конструктор	Энрико Ферми
Новизна проекта	второй реактор в мире, первый реактор для производства плутония на постоянной основе
Строительство и эксплуатация
Строительство первого образца	1943
Местонахождение	Оук-Ридж, Теннесси, США
Пуск	4 ноября 1943
Эксплуатация	1943—1963

Графитовый реактор X-10 (англ. X-10 Graphite Reactor, X-10 Pile) в Оук-Риджской национальной лаборатории в Оук-Ридже, штат Теннесси, США, изначально называвшийся Клинтонская поленница (Clinton Pile, по названию расположенного рядом городка Клинтон), был вторым в мире искусственным ядерным реактором (после Чикагской поленницы — Chicago Pile, также созданного Энрико Ферми) и первым реактором, спроектированным и построенным для постоянного функционирования и производства плутония для ядерных бомб.

Когда президент Рузвельт в декабре 1942 года инициировал создание Манхэттенского проекта, в местечке под названием Оук-Ридж в восточной части Теннесси уже был расположен Клинтонский инженерный завод, и здесь планировалось создание экспериментального реактора на воздушном охлаждении, пилотной станции химического разделения изотопов и вспомогательного оборудования. Графический реактор X-10, спроектированный и построенный за 11 месяцев, был запущен 4 ноября 1943 года. Реактор преобразовывал ²³⁸U в новый элемент, ²³⁹Pu, путём облучения первого нейтронами, полученными при делении ²³⁵U, то есть выступал в роли реактора-размножителя.

Реактор состоял из огромного блока графита, занимавшего в длину и высоту 24 фута (7,3 метра), окружённого несколькими футами плотного бетона в качестве защитной оболочки. В блоке было 1248 горизонтальных ромбовидных каналов, в которых ряды топливных стержней образовывали длинные пучки. Внутри каналов стержни со всех сторон обдувались воздухом. По истечении срока эксплуатации операторы загружали новые стержни, проталкивая их в каналы со лицевой стороны реактора, а облучённые стержни выталкивались с обратной стороны и по наклонному жёлобу попадали в бассейн с водой. Через несколько недель хранения в бассейне для уменьшения радиоактивности, стержни доставлялись на станцию химического разделения.

Графический реактор X-10 поставлял Лос-Аламосской национальной лаборатории первые значительные количества плутония. Исследования деления плутония в этих реакторных образцах привели к существенному усовершенствованию схемы бомбы (см. «Худыш»). Станция химического разделения для X-10 доказала применимость фосфата висмута для процесса разделения, что было использовано на аналогичных станциях в Хэнфорде уже в полном масштабе. Наконец, реактор и станция разделения дали бесценный опыт инженерам, техникам, операторам и инспекторам безопасности, которые затем продолжили работу в Хенфорде.

После окончания войны реактор X-10 стал первым производственным комплексом по производству радиоактивных изотопов для мирного использования. 2 августа 1946 года руководитель лаборатории Юджин Вигнер подарил главному врачу Бесплатной больницы по лечению кожных болезней и рака им. Барнарда (Barnard Free Skin and Cancer Hospital) в Сент-Луисе небольшой контейнер с ¹⁴С для применения в медицинских целях. Последующие поставки радиоизотопов, в первую очередь ¹³¹I, ³²P и углерода-14, предназначались для научных, медицинских, производственных и сельскохозяйственных нужд.

Графитовый реактор в X-10 был остановлен в 1963 году, после 20 лет использования. В 1966 году он был назван национальным историческим памятником США. В 1969 году Американское общество металлов причислило его к архитертурным памятникам за вклад в развитие материаловедения. В 2008 году он был причислен Американским химическим обществом к национальным архитектурным памятникам по истории химии. Пульт управления и лицевую сторону реактора можно увидеть в ходе плановых экскурсий, организуемых Американским музеем науки и энергетики (American Museum of Science and Energy).

Аналогичные реакторы

Конструкция, аналогичная той, что была у реактора X-10, использовалась при разработке реактора Уиндскейл в Камбрии (Англия), который создавался по заказу министерства снабжения Великобритании (Ministry of Supply), а позже управлялся Институтом атомного оружия (Atomic Weapons Establishment). На одном из двух реакторов Уиндскейл в 1957 году произошёл пожар.

Ещё один реактор, похожий на X-10, до сих пор используется — это BR-1 в городе Мол (Бельгия). Он используется в научных целях, в частности, для нейтронно-активационного анализа, экспериментов по физике нейтронов и калибровки измерительных устройств для ядерных установок.

Литература

Основная:

• ORNL Metals and Ceramics Division History 1946—1996. — Oak Ridge National Laboratory/Lockheed Martin, 1997. — 154 p.
• The Graphite Reactor: A Historic Landmark at Oak Ridge National Laboratory (англ.). Visiting ORNL. Oak Ridge National Laboratory. Дата обращения: 15 апреля 2011.
• Johnson Leland R. X-10 (англ.). The Tennessee Encyclopedia of History and Culture. Tennessee Historical Society (1 января 2010). Дата обращения: 15 апреля 2011.

Дополнительно:

• Ginsberg Judah. Peacetime use of radioisotopes at Oak Ridge cited as Chemical Landmark (англ.). American Chemical Society (25 февраля 2008). Дата обращения: 15 апреля 2011.
• Guido Vittiglio. BR1 — Belgian Reactor 1 (англ.). Belgian Nuclear Research Centre. Дата обращения: 15 апреля 2011.
• Карта Клинтонского инженерного завода (англ.). Дата обращения: 15 апреля 2011.