ナトリウム原子炉実験

ナトリウム原子炉実験は、カリフォルニア州シミバレー近郊のサンタスサナフィールド研究所にアトミックスインターナショナルが建設した先駆的な原子力発電所でした。原子炉は1957年から1964年まで稼働しました。1957年7月12日、ナトリウム原子炉実験は、近隣のムーアパーク市に電力を供給することで、カリフォルニア州で初めて商業用電力網に電力を供給した原子炉となりました。^{[ 1 ] [ 2 ]} 1959年7月、原子炉の43個の燃料要素のうち13個が部分的に溶融し、放射性ガスが大気中に放出されたため、原子炉は部分メルトダウンを起こしました。 ^{[ 3 ] [ 4 ]}原子炉は修理され、1960年9月に再稼働しました。1964年2月、ナトリウム原子炉実験は最後の運転を行いました。廃止された原子炉の撤去は1981年に完了した。^{[ 5 ]} 1959年の事故に関する技術分析では、放出された放射性物質の種類と量に関して相反する結論が出ている。近隣住民は、この事故による健康と環境への影響の可能性について懸念を表明している。2009年8月、エネルギー省は1959年の事故について話し合うための地域ワークショップを開催した。

ナトリウム原子炉実験施設は、シミバレーにあるロサンゼルスのダウンタウンから北西約30マイル（48km ）のサンタスサナ野外研究所の丘として知られる山頂の北西管理区域（エリアIVとして知られる）に位置していた。^{[ 6 ]}ナトリウム原子炉実験が稼働していた当時、サンタスサナ野外研究所はノースアメリカン航空の2つの事業部門によって運営されていた。ロケットダイン部門は、この施設で液体燃料ロケットエンジンの試験と開発を行い、アトミックスインターナショナル部門は、商業用原子炉と宇宙用途向けの小型原子炉の開発に注力していた。 

1954年、米国原子力委員会は、当時研究されていた基本的な原子炉設計をテストするために、5年間で5基の実験用原子炉を建設する計画を発表した。アトミックス・インターナショナルが設計したナトリウム原子炉実験は、選ばれた原子炉の1つだった。^{[ 7 ]}ナトリウム原子炉実験の設計は1954年6月に始まり、1955年4月には建設が開始された。地元の電力会社であるサザン・カリフォルニア・エジソンが、6.5MWの発電システムを設置および運用した。制御された核分裂は1957年4月25日に始まった。

ロサンゼルス・タイムズは、ムーアパークに原子力発電による電力が供給された際に一面記事を掲載した。エドワード・R・マローのテレビ番組「See It Now」は、この出来事を特別ニュースとして取り上げ、1957年11月24日に放送した。1958年7月、アトミックス・インターナショナルは、ナトリウム原子炉実験施設の建設を説明する映画を制作した。ナトリウム原子炉実験では、冷却材としてナトリウムが使用された。原子炉で発生した熱は、液体ナトリウムによって原子炉施設の配管システムを通して輸送された。ナトリウムを移動するために使用されたポンプは、ナトリウムシステムで使用するために改造されたホットオイル遠心ポンプであった。サポートシステムでは、ポンプのシールを冷却するためにテトラリン（油状の流体）が使用され、ポンプシャフトからの高温ナトリウムの漏洩を防いだ。^{[ 8 ]}

1959年7月、テトラリンがポンプシールから一次冷却系に漏れ出し、高温のナトリウムによって分解された。分解されたテトラリンは、原子炉燃料要素から熱を除去するためにナトリウムシステムが使用するいくつかの狭い冷却チャネルを詰まらせた。テトラリンの残留物が原子炉の内部冷却チャネルを詰まらせたため、原子炉の43個の燃料要素のうち13個が過熱して損傷した。^{[ 4 ]}燃料損傷の正確な日付は不明だが、7月12日から26日の間に発生したと考えられている。

当時、運転員は原子炉の異常な挙動に気付いていたが、損傷には気づいていなかった。彼らは数日間運転を続け、その後、調査のために原子炉を停止した。運転員が原子炉から燃料要素を取り出そうとしたとき、ほとんどの要素は正常に取り出せたが、一部は詰まっていることがわかった。損傷した燃料要素の破片が原子炉の底に落ちた。その後数か月にわたり、アトミックス・インターナショナルの職員は、詰まった燃料要素をすべて取り外し、落ちた燃料要素の破片を回収し、ナトリウムシステムを洗浄し、新しい原子炉炉心を設置した。ナトリウム原子炉実験は、事故から約14か月後の1960年9月7日に再開された^{[ 9 ]}。1961年、アトミックス・インターナショナルは、事故と復旧作業を説明する別の映画を制作した^{[ 10 ]} 。ナトリウム原子炉実験は1964年2月15日まで稼働した。

1964年に原子炉にいくつかの変更が加えられた。これらの変更は1965年5月に完了したが、原子力庁とアトミックス・インターナショナルは原子炉を再稼働させるのではなく閉鎖することを決定した。施設の廃止措置は1976年に原子炉炉心、支持システム、および構造物下の汚染土壌の撤去から始まった。建物下の汚染土壌の発生源は1959年の原子炉事故とは関係がないようだ。^{[ 11 ]}廃止措置は1981年に完了した。1982年、アトミックス・インターナショナルはナトリウム原子炉実験の廃止措置と除染に関する映画を制作した。^{[ 12 ]}

アルゴンヌ国立研究所の認定保健物理学者グループが、放射性残留物の当時の最低限の浄化基準が満たされているかどうかを判断するために、独立したサンプリングを実施した。^{[ 13 ]} 1985年、米国エネルギー省は調査報告書の評価を完了し、「…施設が人員または環境に放射線の脅威をもたらす証拠はない」と認定した。^{[ 14 ]} 1999年、残りの構造物は解体され、敷地から撤去された。

ナトリウム原子炉実験の目的は、電力生産のための商用発電用原子炉の熱源としてナトリウム冷却原子炉の実現可能性を実証することであった。二次的な目的は、わずかに濃縮された燃料とウラン・トリウム燃料混合物の運転データを取得することであった。^{[ 15 ]}この原子炉は柔軟な開発施設として設計され、燃料材料の調査を重視する開発ツールとみなされていた。

水と比較して、ナトリウムは原子炉の運転温度において蒸気圧が比較的低い。ナトリウム原子炉実験の設計では、高圧水システムを必要としないように冷却材としてナトリウムが使用された。^{[ 16 ]}原子炉には格納圧力容器はなかった。想定される最大事故でも、圧力格納を必要とするほどのガス量が放出されないためである。原子炉は、ガスを大気圧付近に保持し、汚染の可能性のあるガスからの拡散漏洩を低減するように設計された。^{[ 8 ]}

ナトリウム原子炉実験は、建物、作業場、およびサポートシステムの複合施設で構成されていました。原子炉は、高天井エリアとホットセル施設からなるメイン原子炉建屋に収容されていました。メイン建屋には 3 つの洗浄セルがありました。洗浄セルは、不活性雰囲気中で水を使用して燃料要素からナトリウムを洗い流すように設計されていました。洗浄により、原子炉から取り出された燃料棒を検査することができました。ナトリウムは水と激しく反応するため、洗浄中の反応を最小限に抑えるために、洗浄セルは密閉され、不活性ガスで満たされていました。^{[ 8 ]}オペレーターは、天井の入口穴 (通常は厚い遮蔽プラグで覆われている) からセルに装填された燃料要素から放出される放射線への被曝を制限するために、厚い壁の後ろで作業しました。

原子炉炉心は、ステンレス鋼で内張りされ液体ナトリウムで満たされた容器の下部に設置されていた。ナトリウム原子炉実験炉心には43個の燃料要素があり、それぞれ7本の燃料棒で構成されていた。燃料棒は長さ6フィートのステンレス鋼管で、12個のウラン燃料スラグが充填されていた。SREの燃料要素の多くは、炉心内の数カ所の燃料材料の中心に熱電対が取り付けられていた。2つの熱電対は原子炉制御室で監視され、残りの測定値は制御室外の計測機器で記録された。ナトリウム温度も原子炉システム内の数カ所で監視された。

全出力時、約500 °F (260 °C)の温度のナトリウムが、原子炉炉心の下のプレナム チャンバーを通過し、燃料要素から放出された熱を吸収する熱チャネルを通って、炉心上部の上部プール (深さ約6 フィート (1.8 m) ) に平均温度 950 °F (510 °C) で排出された。この空間はヘリウム ガスで満たされ、約 3 ポンド/平方インチ (ゲージ) の圧力に維持されていた。配管により、加熱された 50,000 ポンド (22,680 kg) の液体ナトリウムが原子炉容器から 2 台の熱交換器のいずれかに循環した。1 台の熱交換器は、一次ナトリウム ループから熱を伝達し、その熱は蒸気発生器で放散され、蒸気発生器は水を沸騰させて発電用のタービンで使用する蒸気を生成した。^{[ 17 ]}      

ナトリウムシステム（原子炉や燃料集合体洗浄セルなど）でカバーガスとして使用されるガスは、放射性を持つ可能性がある。ナトリウム原子炉実験支援施設の設計では、そのようなガスをすべてタンクに集め、圧縮し、屋外の煙突から環境に放出できるほど十分に減衰するまでガス貯蔵タンクに保管することになっていた。^{[ 18 ]}

ナトリウム原子炉実験炉心、高天井空間、原子炉ガス、排気筒は、粒子検出器を用いて定期的に監視されていた。事故発生時も監視は継続中であった。1959年の事故における放射性ガスの放出に関する文書は2種類存在する。1つ目の文書群には、事故直後にアトミックス・インターナショナル社の職員が作成した事故報告書、技術分析、放射線監視報告書が含まれる。2つ目の文書群は、事故から約45年後に、現在の所有者（ボーイング社）に対する訴訟の弁護を主に目的として作成されたものである。

事故後、アトミックス・インターナショナルの職員は、損傷した燃料要素から原子炉内に放出された放射性物質の分布の分析を記録した。この分析では、原子炉上部のナトリウムとカバーガスに放出された放射性物質が調べられた。研究者らはナトリウム内に放出された放射性物質の量を特定し、物質はコールドトラップで除去されたと記録した。原子炉が運転を再開したとき、ナトリウムは再利用された。文書には、カバーガスからは放射性キセノン133とクリプトン85のみが検出されたと記載されている。放射性ヨウ素131の検出は失敗に終わった。当時、アトミックス・インターナショナルはこのことについて説明しなかった。^{[ 23 ]}アトミックス・インターナショナルの内部メモによると、事故後、ガスは原子炉から取り出され、タンクに保管され、そこで崩壊させてからゆっくりと大気中に放出された。

ボーイング社は、ナトリウム原子炉実験から2か月間にわたって放出された放射性ガスの概要を作成した。この文書には、連邦の要件を満たす制御された方法で、煙突を通して28キュリーの核分裂ガスが環境に放出されたと記されている。^{[ 24 ]}他の専門家の推定では、入手可能な文書では事故後に核分裂ガスがどのように放出されたかについての不確実性が解消されておらず、放出された放射能の総量はさらに多い可能性があるとされている。^{[ 25 ] [ 26 ]}

1959年7月の最初の事故の後、この事故は、Another Mother For Peaceによるあまり注目されなかった^{[ 27 ]}出版物に掲載された、ロサンゼルスの原子力活動に関する1976年の報告書で再び言及された。スリーマイル島事故は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の学生と教員ダニエル・ハーシュの関心を呼び起こし、彼らは損傷した原子炉の膨大な文書と映像を入手した。文書と映像は地元のメディアに提供され、大々的な報道につながった。^{[ 27 ]}

2003 年 12 月、米国環境保護庁(EPA) は、サンタ スサナ野外研究所のうち、かつて原子炉開発に関わっていた部分 (ナトリウム原子炉実験サイトを含む) の評価を完了しました。この評価は、ナトリウム原子炉実験による当該地域の水と土壌への残留放射性影響を含むデータに基づいて行われました。EPA は、「当該サイトはスーパーファンドの国家優先リストに含める資格がなく、現時点ではスーパーファンドによるさらなる対応は必要ない」と判断しました。^{[ 28 ]}

2004年2月、土地所有者であるボーイング社に対して集団訴訟が提起され、その一部ではナトリウム原子炉実験が近隣住民に被害を与えたと主張された。原告は、反核団体の代表である専門家証人アルジュン・マキジャニが作成した事件の分析を提出した。マキジャニによるナトリウム原子炉実験の分析では、ナトリウム原子炉実験での事故により、スリーマイル島原子力発電所の公式推定値よりも最大260倍もの放射性ヨウ素131が放出された可能性があると推定された。^{[ 27 ]}「スリーマイル島より260倍ひどい」という主張は広く引用されている。^{[ 27 ] [ 29 ] [ 30 ]}訴訟書類で提示された「スリーマイル島」の結論は、SRE事故当時に作成されたデータや文書とは一致しなかった。

2004年8月、旧ナトリウム原子炉実験場の下の地下水がトリチウムの存在を調べるために採取されたが、検出されなかった。^{[ 31 ]}結果は2005年6月にDOE主催の地域会議で発表され、会議で配布された資料にも記載された。

2005 年 5 月、マキジャニの分析に対する反論が、ジェリー・クリスチャンによって弁護側のために作成され、マキジャニが主張する事故後のヨウ素放出に異議を唱える技術分析が提供された。クリスチャンは、アトミックス・インターナショナルの職員がヨウ素 131 の監視を試みたものの成功せず、原子炉の温度条件ではヨウ素の有意な生成は許されなかったと指摘した。^{[ 32 ]}原告側のために、ジョン A. ダニエルによってより詳細な分析が作成された。ダニエルは、放出された放射能の量を決定するために、プラントの状態、放射線監視、および文書の評価に重点を置いた。彼の分析では、SRE から放出された放射性ガスの量はより少なかったと結論付けられた。クリスチャンとダニエルの技術分析は、マキジャニが作成したものとは対照的であった。^{[ 33 ]}この訴訟は和解し、ボーイングが原告（サンタ・スサナ野外研究所の近隣住民で、SRE 事故を含む過去のサイト活動により癌やその他の傷害を負った人々）に多額の支払いを行ったと伝えられている。^{[ 27 ]}

2006年7月、ヒストリーチャンネルはドキュメンタリーシリーズ「エンジニアリング災害」の第19話で、1959年のナトリウム原子炉実験事故のビデオ概要を放送した。このコーナーでは、原子力政策アナリストのダン・ハーシュとデビッド・ロックバウムの発言が引用されている。このコーナーでは、事故が20年間秘密にされ、事故による放射能放出量はスリーマイル島原子力発電所の事故による放射能放出量の240倍にも達した可能性があると主張している。^{[ 34 ]}「エンジニアリング災害」のコーナーでは、ボーイングのために作成された技術分析については触れられていない。

2006年10月、カリフォルニア州議会は、同施設に関する暴露を受けて独立した健康調査を求める地域住民の声に応え、サンタ・スサナ野外研究所諮問委員会を設立した。同委員会は、全米各地（および英国から1名）の独立した専門家と地域代表者で構成されていた。これはタイズ・センターのプロジェクトであり、米国エネルギー省、後にカリフォルニア州環境保護庁（カリフォルニア州議会の指示による）の資金提供を受けていた。同委員会は、サンタ・スサナ野外研究所での出来事を分析した一連の文書を公表した。^{[ 25 ]}コンサルタントによる5つの報告書は、1959年7月のナトリウム原子炉実験事故の放射線影響の分析に焦点を当てていた。デビッド・ロックバウムによる報告書では、ロケットダイン社が放射性物質は環境に放出されなかったと主張しているのに反して、「最も懸念される放射性核種であるヨウ素131とセシウム137の最大30%が放出された可能性があり、最良の推定値はそれぞれ15%である」と結論付けている。^{[ 25 ]}データが乏しく断片的であったため、どのガスがいつ放出されたのかを正確に定量的に評価することはできなかった。^{[ 35 ]}別の報告書では、ヤン・ベヤがサンタ・スサナ野外研究所周辺の放射線誘発性疾患研究の有効性を評価することに関心のある疫学者に被ばく推定値を提供しようと試みた。ベヤは、気象情報の一部が工場所有者（ボーイング）によって隠蔽されていたと指摘した。報告書の推定値は不確実性の範囲が広い概算計算に限られていたが、この事故を分析した専門家によると、事故とその結果に関する現在の知識の状態を表している。^{[ 36 ]}

2008年9月、ダニエル・ハーシュは、カリフォルニア州選出のバーバラ・ボクサー上院議員が委員長を務める米国上院環境公共事業委員会で証言を行った。ハーシュは、1959年7月の事故を「原子力史上最悪の原子力事故の一つ」と呼び、政府が「事故の深刻さを隠蔽した」と証言した。^{[ 27 ]}ボーイングのために作成された技術分析に基づく対照的な見解は、公聴会では提示されなかった。

2009 年 4 月、エネルギー省は、サンタ スサナ フィールド ラボラトリーの290 エーカー (1.2 km ² ) のエリアの完全な放射線調査のために 3,830 万ドルを EPA に移転すると発表した。資金の出所は、2009 年の米国復興・再投資法であった。エネルギー省は以前にも調査の一部のために EPA に資金を提供していたため、エリア IV 調査に提供された資金の総額は 4,150万ドルである。調査は 2011 年 9 月に完了する予定であった。^{[ 37 ]} 2012 年 12 月、EPA は、その場所で行われたテストの結果を公表した。同機関は、調査中に 3,735 の土壌サンプルを採取し、それらのサンプルの 10% 以上がバックグラウンド レベルを超える放射能を含んでいたと指摘した。  

2009年7月、地元メディアは1959年7月のSRE事故50周年を記念した。地元メディアは、元従業員のジョン・ペースが「50年間の秘密の誓いを破り」、原子炉事故と復旧における自身の役割を語ったと報じた。地元紙は、ペースがSREで活動している写真（原子炉の監視、原子炉炉心上部の回転、アスベスト配管へのシーラーの塗布、原子炉を操作するコンソールに座っている様子）を掲載した。^{[ 38 ]}秘密保持の主張は、1959年の事故後に発表されたプレスリリース、映画、および一般向け報告書とは対照的である。^{[ 39 ]}ヤン・ベイヤは地元紙のインタビューを受け、SRE事故中にヨウ素131が放出されたという主張を改めて表明したが、健康への広範な影響は「おそらく」生じなかっただろうと述べた。^{[ 30 ]}

2009 年 8 月、エネルギー省 (DOE) は、1959 年 7 月の SRE 事故の前、最中、直後に何が起こったかについて専門家とコミュニティの視点を探るため、シミ バレーで公開ワークショップを開催しました。ワークショップでは、DOE のサンディア国立研究所のポール ピカード、天然資源防衛協議会のトーマス コックラン、オハイオ州立大学のリチャード デニングの3 人の専門家によるプレゼンテーションが行われました。185人以上のコミュニティ メンバーとアトミックス インターナショナルの退職者がワークショップに参加しました。ポスター (主要な運転と事故のタイムラインを示す) と、原子炉の放射性物質の在庫と環境への放出の評価が議論されました。^{[ 40 ]} DOE は、SRE の設計、運転、1959 年の事故、および修復と再始動のために行われた活動を説明する 80 を超える技術文書の電子ライブラリを維持しています。紹介、プレゼンテーション、コミュニティのコメント、質疑応答セッションのビデオが視聴可能です。

この事故の結果、ナトリウム原子炉実験に変更が加えられた。テトラリンは廃止され、ナトリウムシステムが改良され、洗浄セル洗浄プロセスでは水の代わりに蒸気が使用され、計装が改良され、燃料要素の形状が変更された。1960年9月、復旧および清掃作業の後、ナトリウム原子炉実験は新しい原子炉炉心で運転を開始した。1959年7月の事故当時、ナトリウム原子炉実験は10,344時間運転されていた。修理が行われ、新しい炉心が装荷された後、ナトリウム原子炉実験はさらに26,716時間運転され、合計37 GWhの電力を発電した。^{[ 41 ]}

1966年、米国原子力委員会は、液体金属原子炉部品の開発と非核試験のために、サンタ・スサナ野外研究所にエネルギー技術工学センターを設立した。 ^{[ 42 ]}試験と開発により、ナトリウムポンプシールの安全性と信頼性が著しく向上した。エネルギー技術工学センターは、1965年から1998年にかけて、さまざまなナトリウム部品（コールドトラップ、流量計、バルブなど）の設計、開発、および実規模試験を実施した。