NRx

NRX（国立研究実験炉）は、​​カナダのチョークリバー研究所にあった重水減速、軽水冷却の研究用原子炉で、1947年に設計出力10MW（熱出力）で稼働を開始し、1954年までに42MWに増加しました。建設当時はカナダで最も高価な科学施設であり、世界で最も強力な研究用原子炉でした。^{[1] NRXは、その熱出力と発生する}自由中性子の 数の両方で注目に値しました。NRXなどの原子炉が稼働しているとき、その核連鎖反応により多くの自由中性子が発生します。1940年代後半、NRXは世界で最も強力な中性子源でした。

NRXは1952年12月12日に世界初の大規模な原子炉事故を経験した。原子炉は1947年7月22日にカナダ国立研究会議の下で運転を開始し、 1952年の事故の直前にカナダ原子力公社（AECL）に引き継がれた。事故は清掃され、原子炉は2年以内に再稼働した。NRXは45年間運転され、1993年3月30日に永久に閉鎖された。^[2]チョークリバー研究所の敷地では廃止措置が進行中である。

NRX はカナダ初の原子炉ZEEPの後継機である。研究用原子炉の運転寿命はそれほど長くないと予想されたため、1948 年に後継施設であるNational Research Universal 原子炉の建設計画が開始され、1957 年に自立運転を開始 (または「臨界状態」に到達) した。

重水減速炉は、2 つの主なプロセスによって制御されます。まず、水は核分裂によって生成された中性子を減速 (減速)し、高エネルギー中性子がさらに核分裂反応を引き起こす可能性を高めます。次に、制御棒が中性子を吸収し、通常の操作中に出力レベルを調整したり、原子炉を停止したりします。制御棒を挿入するか、重水減速材を取り外すと、反応を停止できます。

NRX原子炉には、直径8メートル（26フィート）、高さ3メートル（9.8フィート）の密閉された垂直のアルミニウム製円筒容器であるカランドリアが組み込まれていました。コア容器には、六角形の格子に直径6センチメートル（2.4インチ）の垂直チューブが約175本、空気を排除して腐食を防ぐための14,000リットル（3,100英ガロン、3,700米ガロン）の重水とヘリウムガスが収容されていました。原子炉内の水位は、出力レベルを設定するために調整できました。垂直チューブ内には燃料要素または実験用アイテムが空気に囲まれて置かれていました。この設計は、 CANDU原子炉の先駆けでした。

燃料要素には、長さ 3.1 メートル (10 フィート)、直径 31 ミリメートル (1.2 インチ)、重さ 55 キログラム (121 ポンド) の燃料棒があり、ウラン燃料がアルミニウムで覆われています。燃料要素の周囲にはアルミニウムの冷却管があり、オタワ川から最大 250 リットル/秒 (3,300 英ガロン/分) の冷却水が流れています。冷却管とカランドリアの間では、毎秒 8 キログラム (1,100 ポンド/分) の空気の流れが維持されていました。

垂直の管のうち 12 本には、鋼管の中に炭化ホウ素の粉末でできた制御棒が入っていた。これらは反応を制御するために上げ下げすることができ、挿入された 7 本で十分な中性子を吸収し、連鎖反応が起こらないようにすることができた。制御棒は電磁石で支えられているため、停電時には制御棒が管の中に落ちて反応が止まる。空気圧システムにより、上からの空気圧で制御棒を急速に炉心に押し込んだり、下からゆっくりと持ち上げたりすることができる。これらの制御棒のうち 4 本はセーフガード バンクと呼ばれ、他の 8 本は自動シーケンスで制御された。制御室のメイン パネルにある 2 つの押しボタンで磁石を作動させて制御棒を空気圧システムに密閉し、空気圧で制御棒を炉心に挿入する押しボタンは数フィート離れた場所にあった。

NRX は一時、世界で最も強力な研究用原子炉となり、カナダを物理学研究の最前線に押し上げました。第二次世界大戦中の英国、米国、カナダの協力により誕生した NRX は、新しい同位体の開発、材料や燃料の試験、中性子放射線ビームの生成に使用される多目的研究用原子炉で、当時開花しつつあった凝縮物質物理学の分野で欠かせないツールとなりました。

NRXの原子物理学設計は、カナダ国立研究評議会のモントリオール研究所から生まれた。同研究所は第二次世界大戦中にモントリオール大学に設立され、カナダ、英国、その他のヨーロッパの科学者チームを極秘の重水炉研究に従事させた。現在チョークリバー研究所として知られる研究所にNRXを建設すると決定されたとき、詳細なエンジニアリング設計はカナダの防衛産業株式会社（DIL）に委託され、同社は建設をフレイザーブレイス株式会社に下請けした。

癌の放射線治療の初期には、NRX原子炉は世界で唯一のコバルト60同位体の供給源であり、1951年に初めて腫瘍への照射に使用されました。^[3]

1994 年、バートラム ブロックハウス博士は、1950 年代に NRX で行った、凝縮物質研究における中性子散乱の分野で使用される検出および分析技術の進歩により、 ノーベル物理学賞を共同受賞しました。

この設計に基づいてインドで建設されたCIRUS原子炉は、最終的にインドのスマイリング・ブッダ核実験のためのプルトニウム生産に使用された。^[4]

「クラッド」という用語はもともと「チョーク川未確認堆積物」の略語で、原子炉内部の部品に蓄積する放射性スケールを表すために使われ、NRX施設で初めて観察されたと主張されている。^{[5] [検証失敗]} クラッドはそれ以来、「腐食関連の未確認堆積物」や類似の表現の一般的な用語となり、チョーク川プラントとは関係なく一般的に使用されている。^{[引用が必要]}

1952年12月12日、NRX原子炉は操作者のミスと遮断システムの機械的問題により部分的なメルトダウンを起こした。試験のため、一部の燃料チャネルは高圧水冷却から切り離され、ホースで一時的な冷却システムに接続され、1つの低出力チャネルは空気流のみで冷却された。^[6]

低出力で炉心を通る冷却剤の流量が低い状態での試験中、監督者は数本の制御棒が炉心から引き抜かれているのに気づいた。地下室の作業員が空気圧弁を誤って開けていたのである。誤って開かれた弁はすぐに閉じられたが、制御棒のいくつかは炉心に戻らず、ほぼ引き抜かれた位置で動かなくなっていたが、それでもステータス ライトが下げられたことを示すほど低い位置にあった。監督者と制御室の作業員の間の意思疎通がうまくいかなかったため、監督者が制御棒を炉心に下げるよう指示したときに間違ったボタンが押された。引き抜かれた制御棒を空気圧システムに封印する代わりに、4 本の制御棒からなる安全装置バンクが誤って炉心から引き抜かれてしまった。作業員は、出力レベルが指数関数的に増加し、2 秒ごとに倍増していることに気づき、原子炉をトリップさせた。しかし、安全装置制御棒のうち 3 本は炉心に挿入されず、4 本目は出力が上昇し続ける中、挿入に約 90 秒という異常に長い時間がかかった。わずか10秒後、炉心は17MW（熱）に達した。冷却水は臨時冷却システムに接続されたいくつかのチューブで沸騰し、そのうちのいくつかは破裂した。原子炉の正のボイド係数がさらなる出力増加をもたらした。約14秒後、バルブが手動で開かれ、カランドリアから重水減速材を排出した。これが有効になるまでに時間がかかったため、出力はさらに5秒間増加し、推定100MWでピークに達した後、減速材のレベルが低下するにつれて低下し、25秒後にゼロになった。低出力から高出力、そしてゼロ出力までの事故全体に約108秒かかった。その間に、いくつかの燃料要素が溶融し、数か所に穴が開き、ヘリウムカバーガスが漏れて内部に空気が吸入された。冷却水の放射線誘起分解によって水素およびその他のガスが発生し、3～4分後に酸水素がカランドリアで爆発した。事故中、一部の気体核分裂生成物が大気中に放出され、カランドリア内の重水が冷却水と核分裂生成物で汚染された。^[6]

燃料の崩壊熱を除去するために水冷却システムが稼働し続け、汚染された冷却材が原子炉の地下室に漏れた。約4,500立方メートル（1,200,000米ガロン）の水に含まれる約10キロキュリー（400 テラベクレル）の放射性物質が、その後数日間で原子炉建屋の地下室に溜まった。^{[6 ]}

原子炉建屋の清掃には数か月の作業が必要で、リックオーバー提督が米国の原子力潜水艦隊を派遣して放射能汚染の清掃について学ぶ許可を要請した後、150人の米海軍隊員の支援を受けた。米国派遣団には、当時米国の原子力潜水艦計画で12人の部下を率いていた、将来の米国大統領ジミー・カーターも含まれていた。 ^[8]修復不可能なほど損傷したNRX原子炉の炉心とカランドリアは撤去されて埋められ、改良された代替品が設置された。改修された原子炉は事故から14か月と5日後に稼働を開始した。^[9]清掃は主にカナダ原子力庁の850人のスタッフによって行われ、約170人のカナダ軍人と150人の米軍人、および20の請負業者の支援を受けた。^{[6] [10]}

1952年の事故で得られた教訓は原子炉の安全性の分野を大きく進歩させ、^[11]その教訓が強調した概念（安全システムの多様性と独立性、保証された停止能力、^[11]マンマシンインターフェースの効率性）は原子炉設計の基礎となった。^[要出典]この事故は世界初の過酷な原子炉事故であった。^[6]

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• 核廃棄物

• Jedicke, Peter (1989). 「NRX事件」.ロンドン: Fanshawe College . 2016年1月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年2月22日閲覧。
• 「原子炉事故」ジョージア州立大学。
• ホイットロック、ジェレミー。「カナダの原子力に関する FAQ」。
• 「カナダの核遺産保存協会」。

北緯46°03′06″ 西経77°21′49″ / 北緯46.05167° 西経77.36361° / 46.05167; -77.36361