ホウ砂実験

BORAX実験は、1950年代から1960年代にかけてアイダホ州東部の国立原子炉試験場でアルゴンヌ国立研究所が実施した沸騰水型原子炉の安全性に関する一連の実験である。^{[ 1 ]}これらの実験は、アルゴンヌが設計・製造した5基のBORAX原子炉を使用して実施された。^{[ 2 ]} BORAX-IIIは、1955年に米国で初めて電力網に電力を供給した原子炉である。

この一連の試験は、1952年にBORAX-I原子炉の建設から始まった。^{[ 4 ] [ 3 ]} BORAX-I実験では、炉心で水を直接沸騰させる原子炉は、気泡の形成によって負のボイド係数が生じるため安定できることが証明された。^{[ 5 ]}その後、この原子炉は出力逸脱試験に使用され、水の急速な蒸気への変換によって反応を安全に制御できることが示された。1954年に行われた最後の、意図的に破壊する試験では、予想外に大きな出力逸脱が発生し、「数枚の燃料板が溶ける代わりに、炉心全体の大部分が溶けた」。この炉心溶融と核燃料および核分裂生成物の放出から得られたデータは、数学モデルの改善に役立った。これらの試験は、現代の原子力発電炉の設計における重要な安全原則を証明した。BORAX-Iの設計出力は1.4メガワット熱であった。 BORAX-Iの設計は、 1958年に近隣で操業を開始したSL-1原子力発電所の前身となった。BORAX-Iの実験で発見された原理は、1961年にSL-1で発生した致命的なメルトダウン事故を科学者たちが理解するのに役立った。

BORAX-II原子炉は1954年に建設され、設計出力は6MW(t)であった。1955年3月、BORAX-IIは原子炉を「即発臨界」状態にすることで意図的に破壊された。

BORAX-IIIはBORAX-IIの設計にタービンを追加し、タービンの汚染が問題にならないことを証明した。1955年7月17日に約1時間、地元の電力網に接続された。^{[ 6 ]} BORAX-IIIは、近隣のアイダホ州アルコ（500kW ）、BORAX試験施設（500kW ） に2,000kWの電力を供給し、国立原子炉試験場（2004年以降はアイダホ国立研究所）（1,000kW ）にも部分的に電力を供給した。こうしてアルコは、原子力エネルギーのみで電力を供給される最初のコミュニティとなった。原子炉は1956年まで試験に使用され続けた。   

1956年に建設されたBORAX-IVは、熱出力20MWでトリウム燃料サイクルとウラン233燃料の研究を行った。この実験では、意図的に欠陥を多数含んだ燃料板を使用し、損傷した燃料板を用いた長期的なプラント運転を検証した。放射性ガスは大気中に放出された。

BORAX-Vは、過熱器の使用を含む沸騰水型原子炉の設計に関する研究を継続した。1962年から1964年まで稼働した。

テスト概要：

この試験は、5本の制御棒のうち4本を、原子炉が非常に低い出力レベルで臨界状態になるまで引き抜くことによって実施された。その後、5本目の制御棒がバネによって炉心から発射された。この試験では、制御棒は約0.2秒で放出された。制御棒が放出された後、原子炉内で爆発が発生し、制御機構が吹き飛ばされ、炉心が吹き飛んだ。半マイル離れた地点では、放射線レベルが25ミリラム/時まで上昇した。職員は約30分間避難した。^{[ 7 ]}

BORAX-I の破壊により、「BORAX-I 原子炉の最終実験から生じた汚染物質の空中散布」が発生し、近隣の約 2 エーカーの土壌の最上層 1 フィートが汚染された可能性が高い。^{[ 8 ]}その後の実験に使用する前に、この場所の浄化が必要だった。84,000 平方フィート (7,800  m ² ) のエリアは 1954 年に 6 インチの砂利で覆われたが、それ以降、草、セージブラシ、その他の植物が再び生えてきた。BORAX-I の残骸は、一般に公開されている国定記念物である実験増殖炉-1の北西約2,730 フィート (830 m )に埋められている。1987 年以来、米国環境保護庁は、この埋設地をスーパーファンドサイト オペラブル ユニット 6-01 に分類しており、アイダホ国立研究所にある 2 つのスーパーファンド サイト ( SL-1とともに)の 1 つです。 1995年、EPAは埋葬地の主な対策として「主に地元の材料で構築された人工バリアで覆うことによる封じ込め」を命じた。^{[ 8 ]}この場所は、320年後の長期居住利用による癌リスクの増加が10,000分の2以下であり、それ以降は有意な増加はないと予想されている。このリスク計算では、EPAの決定時点では曝露を背景レベルよりわずかに高い程度にまで低減していた土壌被覆による遮蔽効果を無視しており、予測されるリスクを大幅に増加させる非常に悲観的なモデリング仮定を用いて、意図的に低影響側ではなく高影響側に焦点を当てている。^{[ 8 ]} 

• SL-1は、実際の原子力事故中にBORAX-Iの原理を実証した唯一の事例である。
• 実験増殖炉I号機による初の発電

注記

Bibliography

• Haroldsen, Ray (2008). "The Story of the BORAX Nuclear Reactor and the EBR-I Meltdown"(PDF). Argonne National Laboratory.

• Media related to BORAX experiments at Wikimedia Commons
• BORAX-I reactor description at Argonne National Laboratory site.
• BORAX-II reactor description at Argonne National Laboratory web site.
• BORAX-III reactor description at Argonne National Laboratory web site.
• BORAX-IV reactor description at Argonne National Laboratory web site.
• BORAX-V reactor description at Argonne National Laboratory web site.
• Summaries of BORAX experiments in Appendix B of Idaho National Laboratory's history Proving the Principle.
• Borax – Safety experiment on a boiling water reactor on YouTube

43°31′05″N113°00′34″W / 43.51798°N 113.00946°W / 43.51798; -113.00946