フェルミ1

フェルミ1
1971年に登場したフェルミ1号
国	アメリカ合衆国
座標	北緯41°57′38″ 西経83°15′28″ / 北緯41.96056° 西経83.25778° / 41.96056; -83.25778
状態	廃止
建設が始まった	1956年12月 ( 1956-12 )
委託日	1966年8月6日（最初のネット電力） ( 1966-08-06 )
廃止日	1975年12月31日 ( 1975-12-31 )
オペレーター	デトロイト エジソン
原子力発電所
原子炉タイプ	高速増殖炉
原子炉サプライヤー	PRDC
発電
廃止されたユニット	1 x 150MWe
[Wikidataで編集]

フェルミ1号は、1950年代にミシガン州デトロイトの南、エリー湖西岸のエンリコ・フェルミ原子力発電所で建設された、米国唯一の実証規模の増殖炉である。この原子炉は、水で冷却する典型的な原子炉設計の代わりに、液体金属ナトリウムを主な冷却材として使用するナトリウム冷却高速炉サイクルを採用した。ナトリウム冷却により、よりコンパクトな炉心が可能になり、余剰中性子が生成され、周囲の²³⁸ Uの「ブランケット」が²³⁹ Puに変換され、原子炉に送り返されることにより、より多くの核分裂燃料が生成される。フルパワーでは、430 MWの熱（MWt）、または約150 MWの電力（MWe）が生成される。

フェルミ1号の設計と建造は、デトロイト・エジソン社の社長、ウォーカー・リー・シスラーが主導した。シスラーは、増殖サイクルは事実上無限の燃料供給を可能にするため、将来の商業市場を支配するだろうと考え、アイダホ州の小型実験用原子炉EBR-Iの設計に基づいてフェルミ1号を製造する取り組みを主導した。彼の取り組みは、民間企業の原子力分野への参入を強く支持していた米国原子力委員会（AEC） のルイス・ストラウス委員長の支援を受けた。

1955年11月29日、EBR-Iは完全には解明されていない原因により部分的なメルトダウンを起こした。フェルミ1の建設許可は1956年1月に開始された。原子力委員会の検討委員会は、EBRの問題、および増殖炉の設計全般が、EBR-IIのような新しい実験システムでの試験によってよりよく理解されるまでは、設計を進めるべきではないと勧告した。その報告書が議会の公聴会で引用されたとき、シュトラウスはそれについて議論することを拒否し、建設を承認した。これにより議会とマスコミの間で激しい論争が巻き起こり、全米自動車労働組合による一連の訴訟により、建設許可が一時的に取り消されることとなった。

建設は数年遅れ、予算は倍増した。運転開始は1959年か1960年初頭の予定だったが、フェルミ1号は1963年8月23日に臨界に達した。その後2年間かけてゆっくりと出力を上げていく中、1966年10月5日、原子炉底部の入口穴が塞がれてナトリウムの流れが阻害され、部分的なメルトダウンを起こした。問題は早期に検知され、原子炉は安全に停止され、格納容器の外側への放射性物質の放出はなかった。施設は修理のために閉鎖され、1970年7月に再開された。1972年11月27日に再び閉鎖されるまで稼働し、1975年12月31日に正式に廃止された。

商業用原子炉のほとんどは、核分裂性の²³⁵ U 燃料で稼働しています。自然界では、^{235 U は、}はるかに大量の非核分裂性の²³⁸ U と混合されています。238 U が非常に多いため、²³⁵ U 原子は非常にまばらで、連鎖反応は不可能です。ほとんどの場合、この問題は 2 つの方法で克服されます。1 つの方法は、燃料を「濃縮」して、235 U を濃縮し^、中性子が当たる確率を高めることです。濃縮すると、劣化ウランと呼ばれる非核分裂性の²³⁸ Uの副産物が残ります。もう 1 つの方法は、中性子を減速、つまり「減速」して、反応を起こす可能性を高めること です。

最も一般的な原子炉設計では、これら両方の方法を採用し、燃料を²³⁵ U で約 3 ～ 5% 濃縮し、水を減速材として使用します。これらの設計では、²³⁸ U が依然として燃料の大部分を占めます。核分裂イベントからの中性子の一部はこれらの原子に衝突して捕獲され、²³⁹ Pu に変換されます。これらも²³⁵ U と同様に核分裂を起こすことができます。一般的な原子炉での核分裂の約 35% は、このようにして生成された²³⁹ Pu によるものです。^[1]

捕獲率を高めて燃料を増やすことも可能である。しかし、このプロセスは中性子のエネルギーが高いほど効率が高まり、^{235 U に必要な減速に反する。このため、 239} Puの生成に最適化された設計クラスが生まれる。これらの増殖炉は一般に 2 つの部分で構築される。1 つは減速装置なしで連鎖反応を維持できる程度に濃縮された燃料の「コア」、もう 1 つは余分な中性子を捕獲して^{239 Pu を生成するように設計された238} U の「ブランケット」である。^[1]

²³⁵ U と²³⁸ U は化学的に同一であり、質量がわずかに異なるため、機械的プロセスを使用して分離することは困難です。対照的に、ウランとプルトニウムは化学的性質が異なり、化学プロセスで分離できます。これにより、比較的純粋なプルトニウムが得られ、それ以上濃縮することなく増殖炉の炉心の燃料として使用できます。システムが稼働すると、元のウラン燃料を完全に置き換えるのに十分なプルトニウムを生産することができ、さらに余剰が残ります。この追加のプルトニウムは、他の増殖炉の炉心で使用したり、ウランと混合して従来の（非増殖炉）原子炉で燃焼したりできます。^[1]

減速なしで運転できる原子炉でも、冷却が必要です。水は望ましくない減速をもたらすため、他の形態の冷却剤が必要です。ナトリウム金属は、中性子と反応する可能性が非常に低いため、中性子の経済性が向上し、優れた冷却剤となります。また、熱伝達も優れています。熱伝達の効率は、最高動作温度と最低動作温度の差の関数です。ナトリウムの場合、融点は 371 ケルビン(K)、沸点は 1156 K です。対照的に、大気圧での水の同等の限界は 273 K と 373 K であり、比熱容量ははるかに低くなります。これを改善するため、多くの水冷却原子炉は、沸点を上げるために高圧下で運転されます。ナトリウム設計は、大気圧ではるかに高い温度で運転できるため、安全上の利点があります。これを相殺するのは、ナトリウムが非常に反応性が高いという事実です。高温のナトリウムは、水または酸素と接触すると燃え上がります。^[1]

増殖炉のコンセプトは、廃棄物からほぼ無制限の量の燃料を生産する方法を提供したため、初期の核の考え方を支配していました。1950年代には、天然ウランの供給量は限られており、核分裂発電が普及すると枯渇する可能性があると一般に信じられていました。生成されたプルトニウムは増殖炉の燃料として使用でき、他の原子炉を稼働させるのに十分な量が残りました。増殖炉は、電力だけでなく、燃料の販売による収入も生み出す可能性があります。最初の発電原子炉は増殖炉であり、後にアイダホ国立研究所となった実験増殖炉I（EBR-I）でした。1951年12月20日、この原子炉は一連の電球に電力を供給するのに十分な電気エネルギーを生み出しました。^[2]

ウォーカー・リー・シスラーは1951年12月にデトロイト・エジソン社の社長に任命された。彼はちょうど米国原子力委員会（AEC）に報告書を提出したばかりで、原子力エネルギーは商業電力会社にとって実用的であり、将来の電力需要を満たすまったく新しい方法につながる可能性があると示唆していた。シスラーの報告書は高速増殖炉に焦点を当てており、「増殖炉は消費量を超える量の核分裂性物質を継続的に生産する。したがって増殖炉は世界の核分裂性物質の供給を消費するのではなく、増加させるだろう」と述べている。^[3]

シスラーはデトロイト・エジソンとダウ・ケミカルの提携による商業用増殖炉の設計サイクルを提案した。原子力委員会は1951年12月19日にその構想を承認した。これはEBR-1が最初の運用を開始するわずか1日前のことだった。その後1年かけてシスラーはデトロイト・エジソン内に原子力開発部門を設立し、コンソリデーテッド・エジソンやフィラデルフィア・エレクトリックなど15の公益事業会社とサプライヤーを招聘した。^[4]この合併グループは原子力開発協会（APDA）を設立した。^[5]

1952年10月19日、原子力委員会は同組織に詳細設計のゴーサインを出した。開発はゆっくりと進められたが、 1954年8月にアイゼンハワー大統領が原子力法に署名し、民間企業による原子力発電所の所有が認められた。^[6]ルイス・ストラウスが原子力委員会の議長に任命されたことで、プロジェクトへのさらなる支援がもたらされた。ストラウスは商業開発に非常に興味を持っており、増殖炉と軽水炉の両方の計画を強く支持した。^[7]

1954年11月10日の原子力委員会とのレビュー会議で、ノーベル賞受賞者のハンス・ベーテとEBRの設計者ウォルター・ジンは、増殖​​炉のメルトダウンの結果について意見が一致しなかった。ジンは爆発を引き起こす可能性があると示唆したが、ベーテはそれが極めてあり得ないと考えていた。そのような爆発が起こったとしても、適切な建物内に収められるほど小さいだろうと全員が同意した。^[8]

会議の直後、アルフレッド・アモロシがプロジェクトの技術責任者に任命された。彼はオペレーションの詳細な調査を開始し、ある特定の問題について懸念するようになった。ナトリウム冷却剤の利点の1つは、熱くなると膨張し、反応速度を遅くして原子炉を再び冷却することである。この負の温度係数は受動的安全性を提供するため非常に望ましい。しかし、EBRは特定の条件下で正の温度係数を示した。さらに不安なのは、2番目の同様の効果であるドップラー係数の計算が正であるように見えたことだ。この場合、追加の熱が暴走状態につながる可能性がある。^[8]

アモロシの研究は、1955 年 6 月 30 日、原子炉安全対策諮問委員会内の増殖炉グループの会議で検討された。同委員会は、現在では原子力規制委員会の一部となっている原子力委員会が設立した優良委員会である。 [ ^9]彼らは、ドップラー係数が熱効果とそれを制御しようとする自動システムを圧倒するのではないかと懸念していた。チームは、より広い意味でこの概念について曖昧な態度をとり、いくつかの深刻な問題を提起し、なぜ小型プロトタイプのテスト結果を待たずにフルスケールのプラントを進めることを検討しているのか疑問に思っていた。彼らは、「これらの計算の根拠となる仮定は実験的に確立されていないことを認識する必要がある。人口密集地域に近い場所でこのような原子炉の運転を推奨する前に、実験的に確立されなければならない」と結論付けた。^[10]

これらの効果をさらに詳しく調べるため、1955 年の夏、EBR はドップラー係数を測定する実験を開始しました。この効果は高温でより顕著になるため、燃料の融点よりそれほど高くない 900 °F (482 °C) で原子炉を稼働させるテストが計画されました。^[11]反応度は、一連の電動制御棒によって制御され、ゆっくりと引き出されて出力がスムーズに上昇します。問題が発生した場合には、2 つ目の非常用制御棒を原子炉に素早く投入できます。^[12]

試験は1955年11月29日に実施された。出力が上昇し、500Wになると温度の読みが混乱した。温度が急上昇し始めたことを懸念した試験担当の科学者は、作業員に非常用ロッドを下ろすよう指示したが、作業員はモーター制御の低速ロッドのボタンを押した。科学者は何が起こったのかを理解し、正しいボタンを押したが、その数秒の間に出力は急速に上昇し続けた。その後、2番目の安全システムが作動し、ブランケット全体が原子炉の下の穴に落下し、反応が停止した。^[13]

炉心の約半分が数秒で溶け、原子炉は放射能に汚染され、近づくことができなくなった。チームは数週間後にようやく炉心を開けたが、問題の原因はすぐには明らかにならなかった。もしドップラー効果によるものなら、より大型の原子炉は完全に制御不能になるだろう。最終的に、燃料棒が熱くなると曲がったり垂れ下がったりして、燃料棒同士が接近し、反応率が上昇することが問題の原因であると判明した。ドップラー係数の問題は未検証のままだった。^[14]

EBR のメルトダウンは、増殖​​炉の設計に関するもう 1 つの長引く懸念を浮き彫りにした。炉心は高濃縮であるため、EBR で発生したように、燃料のわずかな動きでも反応性に大きな変化が生じる可能性がある。ブランケットが炉心内の燃料に落ちると、燃料が「圧縮」されて超臨界状態になり、爆発につながる可能性がある。燃料が溶けて原子炉の丸い底に集まり、その後炉心の残りの部分がその上に押し下げられた場合にも同じことが起こる可能性がある。アモロシは、後者の問題に対する簡単な解決策を設計した。逆さまにしたアイスクリームコーンに似た金属コーンを原子炉の底にあるナトリウムタンクの中央に配置した。通常の運転中、これはナトリウムが炉心に入るように導くのに役立つ。燃料が溶けると、コーンはそれを外側に押し出してリング状にし、臨界質量に達することができない。^[15]

シスラーは1956年1月にフェルミ1号の建設許可を申請した。発電所を建設するために新しい会社、動力炉開発会社（PRDC）が設立された。^[14]

3月に行われた原子力委員会の保障措置委員会との一連の会議で、PRDCはこれまでの作業を発表したが、その多くは暫定的なものにとどまっていた。ドップラー係数の話題に関しては、 EBR-Iを運営するアルゴンヌ国立研究所が、燃料棒の垂れ下がりの問題を含む事故のデータを発表した。^{[14] PRDCのウェイン・ジェンスは、冷却材ナトリウムが沸騰してTNT火薬5トン（21 GJ）}相当の爆発を引き起こす可能性を含む、研究してきた3つの主要な事故シナリオを発表した。他の2つはメルトダウンシナリオだったが、これらの数値は暫定的なものだった。ミシガン大学のヘンリー・ゴンバーグは、潜在的な放射線漏洩事象に関する研究を発表したが、これもまた暫定的な結果だった。作業は進行中だったが、シスラーは数年後の運転許可申請までにはすべて完了すると確信していると述べた。^[16]

その後、1956年6月2日にシカゴのアルゴンヌ事務所でモンサント社のロジャース・マッカローの指揮の下、再度の会議とデータの最終検討が行われた。会議を要約したマッカローの検討書には、「委員会が利用できる事実や計算では、提案されている原子炉がこの敷地で安全でないことは明らかであるが、委員会は現時点でPRDC原子炉がこの敷地で公衆に危害を与えることなく稼働できると保証するには情報が不十分であると考えている」と記されていた。^[17]

特に懸念されていたのは、EBRで何が起こったのかを正確に理解することであり、「この大きさの係数がPRDCの設計には存在し得ないことを明確に証明する必要がある」^[18] 。これはさらなる実験によってのみ解決でき、グループは現在計画されているテストでは1959年または1960年の開業予定までに十分な情報が得られないと感じていた。^[16]彼らは、温度変動の影響をテストするために特に小型の原子炉を建設すること、^[18]そして提案された格納容器のコンセプトが実際にイェンスが提示した規模の爆発を阻止できるかどうかをテストするために別の原子炉を建設することを提案した。^[19]

計画中の既存の実験から追加情報が得られるだろうが、建設が完了する前に設計に影響を与えるには間に合わないだろうし、小型原子炉に関する既存の経験は「完全に安心できるものではない」。^[19]彼らは、EBR-II プログラムを可能な限り迅速に進め、純粋に実験的な大型 EBR ではなく、フェルミ設計の真のプロトタイプとして建設することを推奨した。PRDC が設計を追求し、非常に迅速に開発を進めたことを賞賛する一方で、「委員会は、講じるべき措置が公衆の健康と安全を危険にさらすほど大胆であるべきではないと感じている」と結論付けた。^[20]

マクマローのレビューは、商業用原子力発電への支援を強化することを目的としたゴア・ホリフィールド法案について議会の原子力合同委員会内で議論されている最中に原子力委員会に提出された。シュトラウスはPRDCのような取り組みが最善の道であると感じていたが、原子力委員会委員でもあったトーマス・E・マレー率いる合同委員会の民主党員は^[21]、実験機の次のラウンドのための追加の連邦資金を支持した。^[22]

法案の議論中、ジョン・ディンゲルは、原子力委員会が原子力の推進と安全性の管理の両方を担当していることに懸念を表明した。彼はPRDCの設計を例に挙げ、「公衆の保護のためにすべての安全問題が解決されるまで」資金提供を差し控えるよう求めた。彼はまた、デトロイト・ニュース、トレド・ブレード、ウォール・ストリート・ジャーナルに、設計に関する懸念を概説したプレスリリースを送った。^[23]

1956 年 6 月下旬、下院歳出委員会は、実験装置への追加予算を求める原子力委員会の要請の検討を開始した。委員長のクラレンス・キャノンは、この会議で、民間企業による原子炉への急ぎ足と、シュトラウスのリーダーシップ全般に対する反対を表明した。キャノンの質問で、シュトラウスとマレーの両者は、PRDC 設計をめぐる論争の詳細を明らかにした。キャノンが、民間企業は進展していないようだと不満を漏らすと、シュトラウスは、8 月 8 日のフェルミの起工式に出席するつもりだと答えた。建設について言及されたのはこれが初めてで、日付と発電所の名前は、マクマローの検討が行われる前に決定されていた。^[22]

翌日、キャノンは設計についてマレーを厳しく追及し、マレーは増殖炉は原子力委員会のプログラムの重要な部分であるが、追加の実験のためにもっと資金を投入すべきだと信じていると述べた。自分の主張を裏付けるために、彼はマクマロー報告書の既存のプログラムの加速と追加の試験システムの構築を提案する部分をいくつか読んだ。キャノンはこれを用いて、委員会の1500万ドルの割り当てではなく、当初要求された5500万ドルすべてを原子力委員会に与えるべきだと主張した。マレーは翌日、クリントン・アンダーソンと会い、ストラウスはマクマローの懸念を無視しているようで、明らかにすでに建設許可を与えることを決めていると述べた。^[22]

マレーと会った後、アンダーソンはジェームズ・T・レイミーにAECに電話させ、マクマロー報告書のコピーを要求した。ハロルド・ヴァンス、ケネス・フィールズ、メルビン・プライス、AECの顧問弁護士らは、この要求について話し合った。ヴァンスは、この件に関するAEC内の多くの報告書の中で、この報告書が1つだけ提出され、合同委員会にはそれが唯一の報告書であるかのように思われたことに特に懸念を示した。 ^[24]彼はさらに、保障措置委員会とAEC内のより大きな委員会の役割を明確にするよう提案した。プライスは代わりに、「だからこそ、このような文書は特権を持つべきである」という意見を述べた。 ^[25]彼らは要求を無視することにした。^[25]

アンダーソンは7月9日に正式な書簡を送り、さらに内部で議論した後、シュトラウスはそれを「行政上の機密」と宣言し、7月13日に機密情報として扱われるという条件でのみ公開すると回答した。合同委員会は「このような条件では報告書を受け取ることはできない」として拒否した。 [ ^26] 7月16日、アンダーソンは原子力委員会に再度要求を送ったが、原子力委員会は再び拒否し、シュトラウスは単に「公的な回答はない」と述べた。^[26]

これらすべてが行われている間に、プライスの民間応用部門 (DCA) は独自の設計レビューを行っていた。レビュー レターは、保障措置委員会が提起したすべての点に触れていた。たとえば、提案された場所での操業を許可するのに十分な情報がないという懸念に対して、DCA は同意したが、その後、そのような情報は操業許可が検討される前に提供されるだろうという意見を述べた。閉じ込めを破る可能性のあるメルトダウンの問題を考慮すると、DCA は再び、結論を出すのに十分な情報がないという保障措置委員会の意見に同意したが、その後、提案された建物は「この原子炉で起こり得る最大の事故」を起こせるだろうと感じているとだけ述べた。^[27]

原子力委員会は8月1日に会合を開き、この申請を検討した。プライス氏はDCAの立場を述べ、懸念事項については安全保障委員会と同意しているが、「このプロジェクトに関しては、これらの問題が満足のいく形で解決される可能性について、さまざまな人々の間で楽観的または悲観的な度合いに関する意見の相違がある」と述べた。 [ ^21]そして、運転免許が交付される前に、これらの問題が解決されたことに基づいて建設許可を発行することを提案した。^[21]

ストラウスはその後、議論を求めた。マレーは、同じく同席していたマクマローに目を向け、6月6日以降に意見を変えるような出来事があったかと尋ねた。マクマローは何も変わっていないと答えた。マレーは、建設許可の発行に反対すると述べた。ヴァンスは、建設許可は進めるべきだが、報道関係者と話し合う際には、常に「条件付き」という言葉を使うようにすべきだと述べた。安全性の問題はすでに公に知られているため、ヴァンスは「合理的な保証が得られるまでにはしばらく時間がかかるかもしれない。それまで建設許可を遅らせると、非常に重要な計画が遅れる可能性がある。これらの問題がすべて解決される可能性が非常に高いと思わなければ、許可を発行しないだろう。問題は解決される可能性が高いと考えている」と述べた。^[28]

最終的に3人の委員が許可証の発行に賛成票を投じ、マレーは反対票を投じた。許可証は1956年8月4日に発行された。^[28]

正式な起工式は、シュトラウスが述べた通り、8月8日に行われた。^{[29]これは、}ウォルター・ルーサー率いる全米自動車労働組合（UAW）による訴訟にほぼ即座につながった。マッカロー報告書は、建設許可が下りた後の8月に公表された。ルーサーは、メルトダウン後の再組み立てに関する懸念を指摘し、「日常的な言葉で言えば、これは原子炉が小型原子爆弾に変わる可能性があることを意味する」と述べた。^[30]

シズラーは、この発電所は建設許可を受けただけであり、安全性の懸念が残る場合は運転許可は与えられないだろうと答えた。その後、彼は議論全体が政治的動機によるものだと主張し、デトロイト・フリー・プレス紙に「我々は社会主義国家への道を進んでいる」と語り、設計に反対する人々は「原子力開発を政府の手に留めておくためにどんな言い訳も使う用意がある」と語った。彼は、この事件全体が単に設計を公共部門に留めることに関心のある人々と民間部門の間の争いであり、安全性に関する議論は「下品だ」と示唆した。^[30]

この結果、ミシガン州上院議員パトリック・V・マクナマラはシスラーに宛てた手紙の中で「これは単に公益と私益の争いであるというあなたの作り話は否定します」と述べた。^[31]彼はこの問題を上院の議場で取り上げ、この施設は人口2万人のミシガン州モンローのすぐ外にあり、デトロイトからはわずか30マイル（48キロ）しか離れていないため、安全性が何よりも重要だと述べた。^[32]彼は「これらの疑問は、原子炉の複雑さや技術的側面についてほとんど、あるいは全く知らない素人だけが提起したのでしょうか？いいえ。これらの疑問は、原子力委員会自身の原子炉保障措置に関する諮問委員会によって提起されました。そして、その疑問は今日まで一度も答えられていません」と述べた。^[31]

建設は、懸念が残る中、続行された。建設は、夏に基礎岩盤にコンクリートを注入し、10月に掘削を開始した。原子炉建設の重要な時期とされる基礎用の最初のコンクリート注入は、1956年12月に行われた。閉じ込めドームの上部は、1957年9月21日に追加されました。^[33]原子炉容器自体は、1か月に及ぶはしけと鉄道の旅を経て、1958年5月に到着しました。^[34] 1958年初頭までに、コスト見積もりは当初の見積もりの​​2倍の7,000万ドル（2023年には7億5,900万ドルに相当）にまで上昇しました。原子炉アセンブリの最終部分は1959年5月に到着し、完成させるのは蒸気プラントのみとなりました。^[35]原子力委員会は、5月26日に最終建設を承認しました。^[36]

1959年8月、ナトリウム冷却ループの最初のテストが始まりました。^[36]これらは少し離れた砂利採取場で行われました。8月24日、ナトリウムが爆発し、数十人が負傷し、近くの家屋に損害を与えました。^{[37]その後まもなく、燃料ピンのテストで、それらは当初予測された時間の}1/3しか機能せず、その後は取り外さなければならないことが示されました。ナトリウム冷却ループのさらなるテストでは、流れ出る金属が、原子炉内でピンを互いに分離させているフィンをピンから剥がしてしまうことが示されました。1960年、ピンのより深刻な問題が発生し、原子炉内でピンが膨張してナトリウム冷却剤の流れを妨げる可能性があることが示されました。これに対処するために、建設が数か月遅れる必要がありました。^[38]

この時までに、UAWからの訴訟の脅威は裁判所で徐々に高まり、1960年3月23日に審理が行われた。6月10日に判決が下され、建設許可は違法であり、工場のすべての作業は15日以内に中止されなければならなかった。シスラーは再審理を申し立てたが、7月25日に却下された。デトロイト・エジソンと米国司法省はともに米国最高裁判所に上訴した。その間も建設は続行された。^[39]

6月12日、最高裁判所はフェルミ1号に有利な判決を下した。多数意見は、建設許可とその後の運用許可という2段階のプロセスは「法の論点を満たすのに十分」有効であると述べた。少数意見は、建設許可は関係企業が建設に数百万ドルを投資することを意味し、それが完了するまでに「立法の歴史は、安全性の問題を解決しなければならないのは委員会が建設許可を発行する前であることを明確に示している」と指摘した。^[40]

105本の燃料ピンのうち最初のものは1961年6月9日に到着し、原子力委員会は遅延に対処するため建設許可の延長を発行した。さらなる問題が進捗を妨げた。原子炉の上部を密閉するプラグを交換する必要があり、原子炉内のグラファイト遮蔽物とナトリウムが反応していることが判明した。これによりさらに15か月の遅延が発生し、建設費が250万ドル増加した。原子力委員会はこれを補うために建設許可の延長をさらに発行した。^[41]

この間、ウォルター・マッカーシーが運転許可申請を指揮した。^[42] 1962年秋に建設がほぼ完了したため、原子炉安全諮問委員会は1962年10月に再び会合を開き、運転面を検討した。彼らは原子炉に燃料を装填し、定格出力の400分の1^{で運転することを許可した。次のレベルの出力20万kW、 [41]}そして最終的に設計出力40万kWの熱出力に達する前に、運転と検討が必要となる。 ^[43]

1962年12月11日、ルーサーはUAWが訴訟を準備している間、運転審問を延期する動議を提出した。翌日、冷却水の過熱により一連の事故が発生し、原子炉から高温の​​ナトリウムが落下し、すぐに炎上した。ルーサーはこの事故に飛びつき、もし燃料が装填されていたら深刻な放射線事故になっていただろうと考えた。この事故はワシントンを中心に報道された。^[44] UAWの訴訟は結局行き詰まり、暫定運転許可が承認された。^[45]

最終的な燃料装填は1963年7月12日に始まり、^[45]最初の連鎖反応は1963年8月23日午後12時35分に首尾よく達成された。原子炉は翌年まで低出力で運転され、多くの小さな問題が発見され解決された。^[46] 1965年末までに、出力を1,000kW、次に20,000kW、さらに80,000kWに上げ、その時点でいくらかの電力が送電網に供給される計画が立てられた。この時点で、プロジェクトは1億ドル（2023年には10億8,500万ドルに相当）に達し、^[12] 10月までには1億2,000万ドルに達した。^[47]出力の上昇は順調に続き、商業輸出日は1966年8月6日に設定され、原子炉は60時間の運転中に33MWの電力を生産することを目指した。 [ ^48]長時間運転中、いくつかの燃料集合体が異常に高い温度を示した。これには明確な原因はなかったが、炉心内の燃料集合体の一部を再配置することで対処された。^[48]

同じ出力レベルへの再始動は10月5日午前8時に開始されることが承認されたが、非常に小さな問題により午後2時20分まで延期された。午後3時に出力は20,000kWの熱に達し、不安定な挙動が認められたが、短時間の手動制御で対処した後、自動に戻した。^[48] 3時5分、運転員のマイク・ウェーバーは、発生している熱量を考えると制御棒が炉心から離れすぎているように見えることに気付いた。通常、制御棒は約6インチ（150 mm）離れているべきであったが、自動システムはそれらを9インチ（230 mm）まで引き戻していた。さらに、反応度計は不安定な値を示していた。これは炉心にホットスポットがあることを示唆していたが、個々の要素温度の表示は主制御装置から離れていた。彼が表示を調べると、2つのアセンブリが他のアセンブリよりもはるかに高温であることがすぐに明らかになった。^[49] 3時9分に放射線警報が鳴り、クラスI（軽度）緊急事態が宣言され、原子炉建屋は封鎖された。3時20分に原子炉を緊急停止させる決定が下された。 ^[50]

マッカーシーはその後すぐに到着し、何が起こったのかを突き止める方法を計画し始めた。^[51]ウェーバーは、局所的な溶融が起こっており、それが停止状態でも問題を引き起こす可能性があると懸念していた。溶融した燃料が集まると、制御棒が挿入されていても周囲の燃料を加熱し続け、溶融する可能性がある。モニターはM-140とM-098の集合体にのみ問題を示していたが、メーターが設置されていた集合体は4つに1つだけだったので、より広範囲に溶融が起こっている可能性があった。^[52]午後が終わる頃には放射能は低下しており、この可能性は低いように思われた。^[53]

事故発生から1か月後、原子炉を通過するナトリウムの流量を検査することで、溶融した集合体は6体以下であることがようやく判明した。さらに、何が起こったかを調べるために制御棒を1本ずつゆっくりと取り外す検査が行われ、溶融が確かに起こったことが示された。^[54]問題は、損傷した集合体を正確に特定し、炉心から取り外す方法であった。溶融後の燃料の配置が明確に把握されていなかったため、集合体のいずれかを移動させると即発臨界を引き起こす可能性がある。^[55]

その後数か月にわたり、燃料集合体は一つずつ取り外され、オハイオ州コロンバスの高温セルに運ばれ、検査された。その結果、4つの集合体が溶け、2つがくっついていたことが判明した。燃料のほとんどは1967年5月までに取り外された。その時点でナトリウムの排出が始まり、8月までに原子炉容器の底が露出するほどに除去された。潜望鏡で内部を検査したところ、底に潰れたビール缶のようなものが見つかった。 ^[56]より鮮明な画像を得るために新しいシステムが使用され、それが折りたたまれた金属板であることが明らかになった。^[57]

問題は、研究のために物体を回収する方法でした。最終的には、ナトリウム入口の 1 つを切り開き、金属を回収する新しい装置を作る必要がありました。すぐに、それはジルコニウムの遮蔽板の一部であることが判明しました。溶融した燃料が原子炉の底部を通り抜けるのを防ぐために、メルトダウンの温度に耐えられるジルコニウムのシートがナトリウム タンクの底全体に敷かれていました。円錐形のガイドが追加されたとき、これらのプレートの中央に保護されていない領域があることが後でわかりました。アモロシは、この逃げ道を防ぐために、円錐に 6 つの三角形のジルコニウム プレートを追加しました。シールドは 1959 年、設計プロセスの後半に追加され、設計図には追加されていませんでした。これらのプレートのうち 2 つが壊れて、ナトリウムが燃料の周りを流れる穴を塞ぎ、その領域のアセンブリが過熱して溶けました。^[57]

調査の結果、コーンは何の役にも立たなかったことが判明し、1968年末までにシステム全体が撤去された。発電所は1970年2月に再び燃料を装填する許可を得た。5月、原子力委員会による起動検査中に、200ポンド（91kg）のナトリウムがパイプから噴出し、別のパイプが外れてナトリウムに水が飛び散り、爆発が起きた。アルゴンガスが消火に使用されたが、建物は2日間閉鎖されなければならなかった。^[58]

システムは1970年7月にようやく再稼働の準備が整い、10月には当初の20万kWの熱レベルに達した。^[58]この時までに、発電所の建設費は1億3200万ドルに達していた。1971年1月、1年間の運転免許の更新時期を迎え、廃止されるのではないかとの懸念があった。これに対処するため、AECはAECの請負業者が準備していた燃料の料金徴収を停止することに同意した。彼らは運転免許を1971年6月まで、そして1972年まで更新した。^[59]

原子力委員会は依然として増殖炉コンセプトの継続的な開発に興味を持っていたが、フェルミ1号はもはや無用の長物とみなされていた。^{[60]この時までに、}オークリッジに実験用増殖炉を建設することが決定されており、これは「米国初の実証用増殖炉」と呼ばれており、フェルミは完全に無視されていた。^{[61]最終的に、}クリンチリバー原子力発電所のこの原子炉はそのまま放棄された。^{[62] [63]}

1972年までに元の燃料は燃焼限界に達し、新しい燃料に交換する必要があった。1972年8月27日、原子力委員会は「免許延長申請の却下および運転停止命令」を出した。^[61] 11月、PRDCはこの決定を受け入れ、発電所の閉鎖を開始した。^[64]

原子炉を停止するには、燃料と冷却剤のナトリウムをすべて除去する必要がありました。放射性ナトリウムは、クリンチリバー原子炉で使用する目的で55ガロンのドラムに集められました。ファイクケミカルは、非放射性ナトリウムをウェストバージニア州ニトロの工場で受け取ることに同意しました。彼らはそれを、部分的に風雨にさらされる第一次世界大戦時の古いバンカーに投棄しただけです。 ^[65]バンカーの1つに雨が漏れ、ナトリウムに引火し、消火されるまで町は屋内退避することになりました。EPAがファイクがこの場所を放棄したことを知ったとき、同様の状況でさらに多くのナトリウムが見つかり、悪名高いスーパーファンドサイトになりました。^{[66] [67]}

残りの低レベル廃棄物の処分は委託されたが、米国内の4つの有害廃棄物埋立地のいずれも受け入れず、原子力委員会は独自の新しい埋立地の開設を検討し始めた。その後まもなくクリンチリバーの計画がキャンセルされたことで、放射性ナトリウムを輸送する場所がなくなり、1984年に最終的に撤去されるまで敷地内に残ったという新たな問題が浮上した。原子炉容器自体は2012年に撤去され、解体された。^[68]

このサイトは2021年現在SAFSTOR^{[アップデート]}ステータスにあります。^[64]原子炉、燃料、冷却材はすべて撤去されました。原子力委員会は浄化のために400万ドルを確保していました。^[61]最終的な閉鎖費用は1974年までに1億3000万ドルに達しました。 ^[69]

原発が閉鎖されて間もなく、ジョン・フラーは『We Almost Lost Detroit』を出版した。このタイトルは、原発の匿名の作業員のコメントに由来している。^[70]小説家、劇作家、記者でもあったフラーは、もともとメルトダウンに関するフィクションを書くつもりだったが、フェルミ1号に関するAECの文書に出くわし、現実はフィクションよりも興味深いと判断した。^[70]

いかなる基準で見ても、この事故は小さなものだった。^[要出典]メルトダウンは限定的であり、さまざまな最悪のシナリオは起こりそうになかった。^[要出典]フラーの本は、まったく異なる見解を描いている。つまり、設計は本質的に安全ではなく、爆発して「デトロイトを失う」ことがなかったのは、主に運の問題だったというものだ。この結論は当時激しく議論され、発電所の運営者であるデトロイト・エジソンは、そのような災害は起こりそうになかったと述べる本の主題となった^[68]。タイトルは「デトロイトを失うところだったわけではない」^{[71] 。}

他の著者は、フラーの著作を、過去の事故のリストに基づいて、災害の瀬戸際にある産業の姿を描き出そうとしているとして批判している。NRUのメルトダウンは大きく言及されているが、フェルミとは関連が薄い。ウィンズケールの火災も詳細に取り上げられているが、同じ構成の原子炉ではない。^[70]一方、フェルミとほぼ同じ理由で1959年に部分的なメルトダウンを起こしたナトリウム原子炉実験については全く触れられていない。^[72]

フェルミ1号の事故は反核活動家にとって試金石であり、彼らは2016年に事故発生50周年を迎えた際、フェルミ1号を「壊滅的な災害に対するわずかな回避」と形容した。^[68]

フェルミ1号はループ型原子炉で、炉心はナトリウム冷却材を入れた試験管状の容器の中に収められている。炉心は原子炉の中央に吊り下げられ、冷却材は低圧でポンプで送られる。冷却材は熱交換器に送られ、エネルギーは水が入っている2番目のループに移される。この熱水は別の熱交換器である蒸気発生器に送られ、発生した蒸気が従来の蒸気タービンを駆動する。この一連の冷却ループは、ナトリウム冷却材とそれに含まれる放射能を原子炉にできるだけ近づけて隔離し、プラントの残りの部分の保守を容易にすることを目的としている。^[73]

全体的な設計の観点から見ると、ループ型原子炉はナトリウム用のループが追加された軽水炉に似ている。軽水炉の設計では、炉心を通る冷却材が通常、蒸気発生器を直接駆動する。これは、ナトリウム冷却炉にも使用されるプール型設計とは対照的である。プール設計は、2 つのボウル状のチャンバーで構成され、1 つはもう 1 つのチャンバーの内側にある。ナトリウムは 2 つの空間の間をポンプで送り込まれ、炉心から熱を取り除き、水冷却ループが 2 つのボウルの間の空間から熱を取り除く。2 つの設計にはそれぞれ長所と短所があり、ループ設計は一般にやや小型で安価であるのに対し、プール設計はナトリウムを環境からより適切に隔離し、その大きなナトリウム質量は熱過渡現象に対する効果的な防御となる。^[73]

フェルミの設計では、3つの主要な冷却材ループがあり、それぞれが炉心の上部から120度間隔で原子炉に入ってくる。ナトリウムはその後、炉心の周りを流れ、原子炉の底にあるタンク領域に流れ込む。タンク領域の上部には、多数の穴が開けられたプレートがある。ナトリウムはプレートの穴を通ってタンクから上昇し、流れを炉心と周囲の放射状ブランケット全体に広げる。出口は炉心領域の真上にあった。原子炉の上部には、回転して炉心とブランケットの上部にアクセスし、燃料を追加または除去できる大きなプラグがあった。^[74]

燃料は長い棒の形で生産され、その後、より大きな集合体に束ねられた。燃料は 25.6% 235 に濃縮されたが、これは一般的な軽水炉の 3 ～ 5% 程度である。臨界に達するには約 1734 kg の燃料が必要で、91 体から 111 体の集合体で達成可能であり、通常は約 96 体を使用する。^[75]原子炉の炉心は原子炉室内にオフセットされており、片側にはドラムがある。このドラムは、原子炉エリアの上部まで上向きに伸びるチューブで接続されており、原子炉を開けずに燃料を挿入したり、原子炉から取り出すことができる。炉心の上部にある大きな爪のようなアームは、集合体を炉心とドラムの間で移動させるために使用され、エレベーターのようなシステムは、ドラムと炉心外の線路上にある厳重に遮蔽されたセルの間で集合体を移動するために使用された。^[74]

• スーパーフェニックス- フランスで建造された大型増殖設計。

• 1966 年 10 月 5 日のエンリコ フェルミ原子力発電所における燃料溶融事故に関する報告書。原子力発電開発協会。1968 年 12 月 15 日。
• 「フェルミ – ユニット1」。米国NRCの廃止された原子炉サイト。2021年3月9日。
• カラム、P. アンドリュー (2006 年 7 月 17 日)。「高速増殖炉は通常の原子力発電所とどう違うのか?」。サイエンティフィック・アメリカン。
• フラー、ジョン（1975年）。「デトロイトはほぼ失われていた」ボールタイン・ブックス。ISBN 9780345252661。
• マズザン、ジョージ、ウォーカー、J. サミュエル (1985)。『原子の制御: 原子力規制の始まり、1946-1962』カリフォルニア大学出版局。ISBN 9780520051829。
• Reindl, JC (2016 年 10 月 9 日)。「50 年前のフェ​​ルミ 1 号の事故で、私たちは本当に『デトロイトを失うところだった』のでしょうか?」。デトロイト フリー プレス。
• 近澤 良孝、小竹 昭二、澤田 周作 (2009 年 12 月 11 日)。JAEA 実現可能性調査 1999-2006 におけるプール/ループ構成の比較(PDF) (技術レポート)。
• デイ、サミュエル・ジュニア (1975 年 11 月)。「メルトダウンのケーススタディ」。原子科学者ジャーナル、p. 48。
• Page, EM (1976 年 5 月)。「デトロイトを失うところだったわけではない (技術レポート)」。デトロイト エジソン。
• ロックバウム、デイブ（2016 年 7 月 5 日）。「原子力発電所の事故：ナトリウム原子炉実験」憂慮する科学者連合。
• ガレリス、エドワード（1959 年 5 月 12 日）。エンリコ・フェルミ原子炉の燃料濃縮（技術レポート）。

• アレクサンダーソン、ポーリン（1979）。フェルミI：原子力発電の新時代。アメリカ原子力協会。ISBN 9780894480171。