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| X-10 グラファイトリアクター | |
|---|---|
 黒鉛炉の作業員は棒を使って新鮮なウランの塊を原子炉のコンクリートの積み込み面に押し込んでいます。 | |
| 原子炉のコンセプト | 研究用原子炉（ウラン/グラファイト） |
| 設計・構築 | 冶金研究所 |
| 運用 | 1943年から1963年 |
| 状態 | 廃止 |
| 原子炉コアの主なパラメータ | |
| 燃料（核分裂性物質） | 金属天然ウラン |
| 燃料状態 | 固体（ペレット） |
| 中性子エネルギースペクトル | 遅い |
| 主な制御方法 | 制御棒 |
| 主なモデレーター | 核グラファイト（レンガ） |
| 一次冷却材 | 空気 |
| 原子炉の使用 | |
| 主な用途 | 研究 |
| 備考 | 世界で2番目の人工原子炉。 |
X-10 グラファイトリアクター | |
 X-10原子炉の位置を示すインタラクティブマップ | |
| 位置 | オークリッジ国立研究所 |
| 最寄りの都市 | テネシー州オークリッジ |
| 座標 | 北緯35度55分41秒 西経84度19分3秒 / 北緯35.92806度 西経84.31750度 / 35.92806; -84.31750 |
| エリア | 1エーカー（0.40ヘクタール）未満[1] |
| 構築済み | 1943 |
| NRHP参照 番号 | 66000720 |
| 重要な日付 | |
| NRHPに追加されました | 1966年10月15日 |
| 指定NHL | 1965年12月21日 |
X -10グラファイトリアクターは、テネシー州オークリッジにあるオークリッジ国立研究所の廃止された原子炉です。以前はクリントンパイル、X-10パイルと呼ばれていましたが、世界で2番目の人工原子炉（エンリコ・フェルミのシカゴパイル1に次ぐ）であり、連続運転用に設計・建造された最初の原子炉でした。第二次世界大戦中にマンハッタン計画の一環として建造されました。
シカゴ・パイル1号は原子炉の実現可能性を実証したが、マンハッタン計画の目標である原子爆弾に十分なプルトニウムを製造するには、その1000倍も強力な原子炉と、原子炉で生成されたプルトニウムをウランや核分裂生成物から化学的に分離する施設が必要だった。そのため、中間段階を設けるのが賢明だと考えられた。プルトニウム計画の次のステップは、コード名X-10で、技術や手順を開発し、訓練を実施できるセミワークスの建設だった。その中心となるのが、X-10グラファイト原子炉だった。これは空冷式で、中性子減速材として原子炉用グラファイトを使用し、燃料には金属の 純粋な天然ウランを使用した。
デュポンは、1943年2月2日、オークリッジのクリントン・エンジニア・ワークスでプルトニウム製造工場の建設を開始した。原子炉は1943年11月4日に臨界に達し、1944年初頭に最初のプルトニウムを生産した。ロスアラモス研究所に最初の大量のプルトニウムと最初の原子炉増殖生成物を供給した。これらのサンプルの研究は爆弾の設計に大きな影響を与えた。原子炉と化学分離プラントは、ハンフォード・サイトへ異動したエンジニア、技術者、原子炉オペレーター、安全担当者に貴重な経験を提供した。X-10は、1945年1月までプルトニウム製造プラントとして稼働し、その後、研究活動と、科学、医療、産業、農業用途の放射性同位元素の製造に引き渡された。1963年に閉鎖され、1965年に 国定歴史建造物に指定された。
起源
1938年にドイツの化学者オットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンが核分裂を発見し、[2]リーゼ・マイトナーとオットー・フリッシュが理論的説明（および命名）を行ったことで、[3]ウランを用いた制御された核連鎖反応の可能性が開かれた。コロンビア大学では、エンリコ・フェルミとレオ・シラードがこれをどのように行うか研究を始めた。[4]シラードは、フランクリン・D・ルーズベルト大統領に宛てた極秘の書簡を起草し、原子爆弾の可能性を説明し、ドイツの核兵器計画の危険性を警告した。彼は古い友人で協力者のアルバート・アインシュタインを説得して書簡に署名させ、自身の名声をこの提案に貸し出した。[5]その結果、米国政府は核分裂研究を支援することになり、[6]これがマンハッタン計画となった。[7]
1941年4月、国防研究委員会はシカゴ大学のノーベル賞受賞物理学教授アーサー・コンプトンにウラン計画に関する報告書の作成を依頼した。1941年5月に提出された報告書では、ウラン235または最近発見されたプルトニウムを使用した放射性兵器、船舶の原子力推進、核兵器の開発の可能性を予見していた。[8] 10月には原子爆弾の実用性に関する別の報告書を執筆した。[9]ニールス・ボーアとジョン・ウィーラーは、原子番号が偶数で中性子数が奇数の重い同位体は核分裂性があると理論づけていた。もしそうだとすれば、プルトニウム239も核分裂性がある可能性が高い。[10]
カリフォルニア大学のエミリオ・セグレとグレン・シーボーグは、1941年5月に同大学の60インチサイクロトロンで28μgのプルトニウムを生成し、それがウラン235の熱中性子捕獲断面積の1.7倍であることを発見した。当時、サイクロトロンを使用してプルトニウム239が微量生成されていたが、その方法では大量に生成することは不可能であった。[11]コンプトンは、プリンストン大学のユージン・ウィグナーと原子炉でプルトニウムを生成する方法について、またロバート・セルバーと原子炉で生成されたプルトニウムをウランから分離する方法を議論した。[9]
1941年11月のコンプトンの報告書の最終草稿にはプルトニウムの使用については触れられていなかったが、アーネスト・ローレンスと最新の研究について話し合った後、コンプトンはプルトニウム爆弾も実現可能であると確信した。12月、コンプトンはプルトニウム計画の責任者に任命され、[12]コードネームはX-10であった。[13]その目的は、ウランをプルトニウムに変換する原子炉を製造し、プルトニウムをウランから化学的に分離する方法を見つけ、原子爆弾を設計して製造することであった。[10] [14]成功した原子炉がまだ建設されていなかったにもかかわらず、科学者が追求すべき異なるタイプの原子炉設計を決定するのはコンプトンの仕事であった。[15]彼は、コロンビア大学、プリンストン大学、シカゴ大学、カリフォルニア大学にチームを置くことは重複が多く、協力が不十分であると感じ、シカゴ大学の冶金研究所に作業を集中させた。 [16]
立地選定
1942年6月までに、マンハッタン計画は生産施設の建設を検討できる段階に達していた。1942年6月25日、科学研究開発局 S-1執行委員会は、生産施設の立地場所について審議した。[17]多くの産業プロセスは実験室から生産規模に容易に拡大できないため、メガワット生産プラントに直接移行することは大きな一歩のように思われた。パイロットプラントを建設するという中間段階が賢明であると考えられた。[18]パイロットプルトニウム分離プラントについては、研究が行われている冶金研究所の近くに敷地が必要だったが、安全とセキュリティ上の理由から、シカゴのような人口密集地域に施設を設置することは望ましくなかった。[17]
コンプトンは、シカゴの南西約20マイル (32 km) にあるクック郡の森林保護区の一部であるアルゴンヌの森に建設予定地を選んだ。本格的な生産施設は、テネシー州のさらに遠隔地にある他のマンハッタン計画の施設と共に設置される予定だった。[17]パイロット施設用にクック郡から約1,000エーカー (400 ha) の土地がリースされ、生産施設用にテネシー州オークリッジに83,000エーカー (34,000 ha) の土地が選ばれた。9月13日と14日のS-1執行委員会の会議までに、パイロット施設はアルゴンヌの敷地には大きすぎることが明らかになったため、代わりに研究用原子炉がアルゴンヌに建設され、プルトニウムのパイロット施設 (準工場) がテネシー州のクリントン・エンジニア・ワークスに建設されることになった。[19]
オークリッジの敷地は、いくつかの基準に基づいて選定された。プルトニウム実験施設は、放射性核分裂生成物が漏れた場合に備えて、敷地境界およびその他の施設から2～4マイル (3.2～6.4 km) 離れている必要があった。セキュリティと安全上の懸念から遠隔地が推奨されたが、それでも労働力の供給源に近いこと、道路と鉄道の交通機関でアクセスできることが必要であった。年間を通じて建設を進めることができる温暖な気候が望ましい。尾根で区切られた地形は偶発的な爆発の影響を軽減するが、建設を複雑にするほど急峻であってはならない。地盤は、良好な基礎を形成できるほど堅固である必要があったが、掘削作業の妨げになるほど岩だらけであってはならない。大量の電力 (テネシー川流域開発公社から入手可能) と冷却水が必要であった。[17] [20]最後に、陸軍省の方針では、原則として軍需施設はシエラ山脈やカスケード山脈の西側、アパラチア山脈の東側、またはカナダやメキシコの国境から200マイル（320km）以内に設置してはならないとされていた。[21]
12月、プルトニウム生産施設は結局オークリッジではなく、ワシントン州のさらに遠く離れたハンフォード・サイトに建設されることが決定された。コンプトンと冶金研究所のスタッフはその後、アルゴンヌにプルトニウム中間工場を建設する問題を再開したが、デュポン社の技術者と経営陣、特にロジャー・ウィリアムズ（マンハッタン計画で同社の役割を担っていたTNX部門の責任者）はこの提案を支持しなかった。彼らはアルゴンヌには十分なスペースがなく、アクセスしやすい場所を持つことには不利益があると感じていた。なぜなら、冶金研究所の研究スタッフが、彼らの特権であると考えていた設計と建設に不当に干渉することを許してしまうことを恐れていたからである。[22]彼らは、ハンフォードの遠く離れた生産施設の方が良いと感じた。最終的に妥協案が成立した。[23] 1943年1月12日、コンプトン、ウィリアムズ、マンハッタン計画の責任者であるレスリー・R・グローブス・ジュニア准将は、セミ工場をクリントン・エンジニア・ワークスに建設することに合意した。[24]
コンプトンとグローブスの両者は、デュポンが半導体工場を運営することを提案した。ウィリアムズは、半導体工場を冶金研究所が運営することを反対提案した。彼は、この工場は主に研究と教育の施設であり、専門知識は冶金研究所にあると論じた。コンプトンは衝撃を受けた。[24]冶金研究所はシカゴ大学の一部であり、したがって大学はメインキャンパスから500マイル (800 km) 離れた工業施設を運営することになる。ジェームズ・B・コナントは、ハーバード大学は「10フィートの棒で触れることさえしない」と彼に告げたが、 [25]シカゴ大学の副学長エメリー・T・フィルビーは別の見解を取り、コンプトンに受け入れるよう指示した。[26]大学長ロバート・ハッチンズが戻ってきたとき、彼はコンプトンに「アーサー、私がいない間に大学の規模を2倍にしたんですね」と挨拶した。[27]
デザイン
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原子炉を建造する際の基本的な設計上の決定は、燃料、冷却材、中性子減速材の選択である。燃料の選択は簡単で、天然ウランしか利用できなかった。原子炉が中性子減速材としてグラファイトを使用するという決定は、ほとんど議論を引き起こさなかった。減速材として重水を使用すると、吸収される中性子1個に対して生成される中性子の数（k係数として知られる）は、最も純粋なグラファイトよりも10パーセント多くなるが、重水は少なくとも1年間は十分な量が得られない。[28]残るのは冷却材の選択であり、これについては多くの議論があった。制限要因は、燃料スラグがアルミニウムで覆われているため、原子炉の動作温度が200 °C（392 °F）を超えないことだった。[18]冶金研究所のウィグナーのグループの理論物理学者は、いくつかの設計を開発した。 1942年11月、デュポン社のエンジニアは、主に中性子を吸収しないという理由と、不活性であるため腐食の問題がなくなるという理由で、生産工場の冷却剤としてヘリウムガスを選択しました。 [29]
ヘリウムを使用するという決定に誰もが賛成したわけではない。特にシラードは液体ビスマスの使用を早くから提唱していたが、主な反対者は水冷式原子炉設計を強く主張したウィグナーだった。彼は水が中性子を吸収するためk が約 3 パーセント減少することを認識していたが、水冷式原子炉でも臨界に達することは計算上十分確信していた。工学的観点からは、水冷式の設計は設計と構築が簡単だったが、ヘリウムは技術的な問題を引き起こした。ウィグナーのチームは 1942 年 4 月に水冷に関する予備報告書 CE-140 を作成し、続いて 1942 年 7 月に「水冷式プラントについて」と題されたより詳細な報告書 CE-197 を作成した。[30]
シカゴ大学のスタッグ フィールドの西側展望台の下に建設されたフェルミのシカゴ パイル 1原子炉は、1942 年 12 月 2 日に「臨界状態」になりました。このグラファイト減速原子炉は最大 200 W しか生成しませんでしたが、 k が予想よりも高いことが実証されました。これにより、空冷式および水冷式の原子炉設計に対する反対意見のほとんどが解消され、設計の他の側面が大幅に簡素化されました。ウィグナーのチームは、1943 年 1 月に水冷式原子炉の設計図をデュポンに提出しました。この時までに、水の腐食性に関するデュポンのエンジニアの懸念は、ヘリウムの使用に伴う困難の増大によって克服され、ヘリウムに関するすべての作業は 2 月に終了しました。同時に、パイロット プラントの原子炉には空冷式が選ばれました。[31] X-10黒鉛炉は量産炉とは全く異なる設計であったため、プロトタイプとしての価値は失われたが、研究に必要なプルトニウムを供給する実用的なパイロット施設としての価値は残った。[32]問題が時間内に発見され、量産工場で対処されることが期待された。セミ工場は訓練や手順の開発にも使用される予定であった。[18]
工事
原子炉の設計はまだ完了していなかったが、デュポンは1943年2月2日にプルトニウム工場の建設を開始した。[33]オークリッジの南西約10マイル (16 km) にあるベセルバレーの隔離された112エーカー (45.3 ha) の敷地で、公式にはX-10エリアと呼ばれていた。この敷地には、研究室、化学分離プラント、廃棄物貯蔵エリア、ハンフォードスタッフのトレーニング施設、ランドリー、カフェテリア、救急センター、消防署などの管理・支援施設が含まれていた。その後、ハンフォードに水冷式原子炉を建設するという決定が下されたため、化学分離プラントのみが真のパイロットとして稼働した。[34] [35]この工場は最終的にクリントン研究所として知られるようになり、冶金プロジェクトの一環としてシカゴ大学によって運営された。[36]
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原子炉の建設作業は、デュポンが設計を完了するまで待たなければならなかった。掘削は1943年4月27日に開始された。すぐに大きな軟らかい粘土の塊が発見され、追加の基礎工事が必要になった。[37]戦時中の建築資材調達の困難さにより、さらなる遅延が発生した。一般労働者と熟練労働者の両方が深刻に不足していた。請負業者は必要な労働力の4分の3しか持っていなかった。また、主に劣悪な宿泊施設と通勤の困難さが原因で、離職率と欠勤率が高かった。オークリッジの町はまだ建設中であり、労働者を収容するためにバラックが建設された。個々の労働者との特別な取り決めにより、彼らの士気は高まり、離職率は低下した。さらに、異常な大雨があり、1943年7月には9.3インチ（240 mm）が降り、平均4.3インチ（110 mm）の2倍以上となった。[34] [38]
ナショナル・カーボン社から約700ショートトン（640t）のグラファイトブロックが購入された。建設作業員は1943年9月にそれらを積み上げ始めた。鋳造ウランビレットはメタルハイドライド社、マリンクロット社、その他の供給業者から供給された。これらは円筒形のスラグに押し出され、缶詰にされた。[39]燃料スラグが缶詰にされたのは、ウラン金属が水と接触した場合に発生する腐食から保護し、照射されたときに形成される可能性のあるガス状の放射性核分裂生成物の放出を防ぐためである。アルミニウムが選ばれたのは、熱をよく伝導し、中性子をあまり吸収しないからである。[40] アルコア社は1943年6月14日に缶詰製造を開始した。ゼネラル・エレクトリック社と冶金研究所は缶を気密に密封する新しい溶接技術を開発し、そのための装置が1943年10月にアルコア社の生産ラインに設置された。[39]
プルトニウムをウランから分離する化学プロセスが選ばれる前に、パイロット分離プラントの建設が開始されました。1943年5月になってようやく、デュポンの経営陣は、フッ化ランタンを使用するプロセスではなく、リン酸ビスマスプロセスを使用することを決定しました。[41]リン酸ビスマスプロセスは、カリフォルニア大学のスタンレー・G・トンプソンによって考案されました。[42]プルトニウムには、異なる化学的性質を持つ4価（+4）状態と6価（+6）状態の2つの酸化状態がありました。[43]リン酸ビスマス（BiPO
4）は結晶構造がプルトニウムリン酸と類似しており[44]、プルトニウムはリン酸ビスマスとともに溶液中で運ばれ、ウランを含む他の元素は沈殿する。プルトニウムは、その酸化状態を切り替えることで、溶液中から沈殿中に切り替えることができる。[45]プラントは6つのセルで構成され、厚いコンクリートの壁で互いに分離され、制御室からも分離されていた。核分裂生成物によって生成される放射能のため、機器は制御室から遠隔操作で操作された。[36]作業は1943年11月26日に完了したが[46] 、原子炉が照射されたウランスラグを生成し始めるまでプラントは稼働できなかった。[34]
手術
X-10グラファイトリアクターは、シカゴパイル1号に次ぐ世界で2番目の人工原子炉であり、連続運転用に設計・建造された最初の原子炉であった。[47]これは、各辺の長さが24フィート（7.3メートル）の巨大なブロックで構成され、重量が約1,500ショートトン（1,400トン）の核グラファイトキューブが減速材として機能した。それらは、放射線シールドとして7フィート（2.1メートル）の高密度コンクリートで囲まれていた。[34]全体として、原子炉は幅38フィート（12メートル）、奥行き47フィート（14メートル）、高さ32フィート（9.8メートル）であった。[1] 36の水平列に35個の穴があり、それぞれの後ろにはウラン燃料スラグを挿入できる金属チャネルがあった。[48]エレベーターで上層部にアクセスできた。使用されたチャネルは800個（約64％）のみであった。[1]
原子炉にはカドミウム被覆鋼の制御棒が使われていた。中性子を吸収するカドミウムで作られており、反応を制限したり停止したりできる。長さ 8 フィート (2.4 m) の制御棒 3 本が原子炉を垂直に貫通し、クラッチで固定されてスクラムシステムを形成していた。これらの制御棒は、ドラムに巻き付けられた鋼鉄ケーブルから吊り下げられ、電磁クラッチで固定されていた。電源が失われた場合、制御棒が原子炉内に落下して原子炉を停止させる。他の 4 本の制御棒はボロン鋼で作られており、北側から水平に原子炉を貫通していた。そのうち 2 本は「シム」ロッドと呼ばれ、油圧制御されていた。停電時には、砂を詰めた油圧アキュムレータが使用可能であった。他の 2 本の制御棒は電動モーターで駆動された。 [1]
冷却システムは毎分55,000立方フィート（1,600 m 3 /分）で稼働する3台の電動ファンで構成されていた。外気を使用して冷却されるため、寒い日には原子炉をより高い出力レベルで稼働させることができた。[1] [49]原子炉を通過した後、空気は直径0.00004インチ（0.0010 mm）を超える放射性粒子を除去するためにフィルター処理された。これにより、放射性粒子の99％以上が除去された。その後、空気は200フィート（61 m）の煙突から排出された。[1] 原子炉は2階の南東隅にある制御室から操作された。[1]
1942年9月、コンプトンは物理学者のマーティン・D・ウィテカーにX-10の最低限の運営スタッフを編成するよう依頼した。[50]ウィテカーはクリントン研究所の初代所長となり、[37] 1943年4月にこのセミファクトリーが正式に知られるようになった。[51]最初の常勤運営スタッフはシカゴの冶金研究所から1943年4月に到着し、その頃にはデュポンは技術者をこの場所に移し始めていた。彼らに陸軍の特別工兵派遣隊から制服を着た技術者100人が加わった。1944年3月までに、X-10では約1,500人が働いていた。[52]
コンプトン、ウィテカー、フェルミの監督の下、原子炉は1943年11月4日に約30ショートトン（27 t）のウランで臨界に達した。1週間後、負荷は36ショートトン（33 t）に増加され、発電量は500kWに上昇し、その月の終わりまでに最初の500 mgのプルトニウムが生成された。[53]原子炉は通常24時間稼働し、燃料補給のために毎週10時間停止した。起動中は、安全棒と1本のシム棒が完全に取り外された。もう1本のシム棒は所定の位置に挿入された。所望の出力レベルに達すると、部分的に挿入されたシム棒を調整して原子炉を制御した。[1]
照射される最初の缶入りスラグのバッチは1943年12月20日に受領され、1944年初頭に最初のプルトニウムが生産されることになった。[54]スラグには純粋な金属天然ウランが使用され、長さ4.1インチ (100 mm)、直径1インチ (25 mm) の気密アルミ缶に入っていた。各チャネルには24～54個の燃料スラグが装填された。原子炉の寿命が終わる頃には、54米トン (49 t) もの燃料スラグが運転されていた。チャネルに装填するには、放射線吸収シールドプラグを取り外し、長い棒を使ってスラグを前端 (東端) から手動で挿入した。スラグを取り出すには、スラグを一番奥 (西端) まで押し込み、そこでネオプレン板の上に落とし、シュートを通って放射線シールドとして機能する深さ20フィート (6.1 m) の水たまりに落下させた。[1]放射能の減衰を待つために数週間水中に保管された後、スラグは化学分離棟に運ばれました。[55]
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1944年2月までに、原子炉は3日ごとに1トンのウランを照射していた。その後5か月で分離プロセスの効率が向上し、回収されるプルトニウムの割合が40％から90％に増加した。時間の経過とともに改良が加えられ、1944年7月には原子炉の出力が4,000kWにまで上昇した。 [50]ウラン燃料から生成される多くの核分裂生成物の1つである中性子毒 キセノン135の影響は、X-10グラファイト原子炉の初期の運転中には検出されなかった。その後、キセノン135はハンフォードB原子炉の起動に問題を引き起こし、プルトニウムプロジェクトをほぼ停止させた。[56]
X-10セミワークスは1945年1月までプルトニウム生産工場として稼働し、その後研究活動に転用された。この時点で299バッチの照射済みスラグが処理されていた。[50] 1946年4月には、研究所の平時の教育研究ミッションをサポートするために、放射性同位元素の建物、蒸気プラント、その他の構造物が追加されました。すべての作業は1946年12月までに完了し、X-10の建設費にさらに1,009,000ドル（2023年には1200万ドルに相当[57]）が追加され、総費用は13,041,000ドル（2023年には1億5500万ドルに相当[57]）になりました。[36]運用コストにはさらに22,250,000ドル（2023年には2億6500万ドルに相当[57]）が追加されました。[48]
X-10はロスアラモス研究所にプルトニウムの最初の重要なサンプルを提供した。ロスアラモスのエミリオ・G・セグレと彼のP-5グループによる研究により、プルトニウムにはプルトニウム239よりもはるかに高い自発核分裂率を持つ同位体 プルトニウム240の形で不純物が含まれていることが明らかになった。これは、プルトニウムガン型核兵器が臨界質量の形成初期に事前爆発して爆発する可能性が非常に高いことを意味していた。 [58]そのため、ロスアラモス研究所は開発努力を爆縮型核兵器の作成に向けざるを得なかったが、これははるかに困難な偉業であった。[59]
X-10化学分離プラントは、ハンフォードの実規模の分離施設で使用されたリン酸ビスマスプロセスの検証も行いました。原子炉と化学分離プラントは、その後ハンフォードサイトに移ったエンジニア、技術者、原子炉オペレーター、安全担当者に貴重な経験を提供しました。[55]
平時の使用
戦争が終わると、グラファイト原子炉は平和利用のための放射性同位元素を生産する世界初の施設となった。[1] [60] 1946年8月2日、オークリッジ国立研究所所長ユージン・ウィグナーは、ミズーリ州セントルイスのバーナード・フリー皮膚がん病院の院長に、医療用として炭素14の小さな容器を贈呈した。その後の放射性同位元素の出荷は、主にヨウ素131、リン32、炭素14、モリブデン99/テクネチウム99mで、科学、医療、産業、農業の用途に使用された。[61]
1948年8月、この原子炉は原子力発電による最初の電力生産に使用された。アルミニウム管内のウラン塊が原子炉炉心内で照射された。水は自動給水システムによって管内を循環し、蒸気を発生させた。この蒸気は模型蒸気機関、ジェンセン蒸気機関#50に供給され、小型発電機を駆動して電球1個に電力を供給した。エンジンと発電機は原子炉積み込み面、積み込みプラットフォームに続く階段のすぐ下に展示されている。[62]
X-10グラファイト原子炉は、20年間の使用を経て、1963年11月4日に停止されました。[63] 1965年12月21日に国定歴史建造物に指定され、 [1] [64] 1966年10月15日に国家歴史登録財に追加されました。[64] 1969年にアメリカ金属学会は、材料科学と技術の進歩への貢献により、この原子炉をランドマークとして登録し、 [47] 2008年にはアメリカ化学会により国定歴史化学建造物に指定されました。[61]制御室と原子炉の表面は、アメリカ科学エネルギー博物館が提供する定期ツアーで一般に公開されています。[65]
類似の原子炉
ブルックヘブン国立研究所（BNL）の黒鉛研究炉は、第二次世界大戦後に米国で建設された最初の原子炉でした。[66]ライル・ベンジャミン・ボーストが指揮し、1947年に原子炉の建設が始まり、1950年8月22日に臨界に達しました。原子炉は、天然ウランを燃料とする700ショートトン（640トン）、25フィート（7.6メートル）の黒鉛立方体で構成されていました。[67]その主な使命は、医学、生物学、化学、物理学、原子力工学における応用核研究でした。[68]この施設で最も重要な発見の1つは、モリブデン99 /テクネチウム99mの製造の開発であり、今日では年間数千万件の医療診断手順で使用されており、最も一般的に使用されている医療用放射性同位体となっています。 BNL黒鉛研究炉は1969年に閉鎖され、2012年に完全に廃止されました。[69]
1946年にイギリスが兵器用のプルトニウムを生産するための原子炉の建設を計画し始めたとき、ウィンズケールのX-10黒鉛炉に似た空冷式黒鉛炉を2基建設することが決定された。濃縮ウランが入手できなかったため天然ウランが使用され、同様にベリリアは有毒で製造が難しく、重水は入手できなかったため、中性子減速材として黒鉛が選ばれた。[70]冷却剤として水を使用することが検討されたが、冷却システムが故障した場合、人口密度の高いイギリス諸島で壊滅的な原子炉メルトダウンが発生する可能性があるという懸念があった。 [71]冷却ガスとしては再びヘリウムが好ましい選択肢であったが、ヘリウムの主な供給元は米国であり、1946年のマクマホン法の下では米国は核兵器製造用にヘリウムを供給しなかったため、[72]最終的には空冷が選択された。[73]建設は1947年9月に始まり、2基の原子炉は1950年10月と1951年6月に稼働しました。[74] 1957年10月のウィンズケールの壊滅的な火災の後、両方の原子炉は廃止されました。 [75]これらは最後の主要な空冷式プルトニウム生産原子炉であり、英国の後継のマグノックスとAGRの設計では代わりに二酸化炭素が使用されました。[76]
2016年現在[アップデート]、X-10グラファイト原子炉と同様の設計の別の原子炉がまだ稼働している。ベルギーのモルにあるSCK•CENのベルギーBR-1原子炉である。[77]ベルギーのウラン輸出税を通じて資金提供され、英国の専門家の協力を得て建設された[78] 4MWの研究用原子炉は、1956年5月11日に臨界に達した。[79] [80]この原子炉は、中性子放射化分析、中性子物理学実験、核計測装置の較正、中性子変換ドープシリコンの製造などの科学的目的に使用されている。[81] [82]
注記
- ^ abcdefghijk Rettig, Polly M. (1975 年 12 月 8 日). 国家歴史登録財目録 - 推薦: X-10 原子炉、黒鉛原子炉(pdf) . 国立公園局.および付属の写真 3 枚（内部、日付なし） （32 KB）
- ^ ローズ1986年、251-254頁。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 X-10 グラファイト原子炉に関連するメディアがあります。
- 「グラファイト原子炉に関するORNLウェブページ」。オークリッジ国立研究所。2010年1月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- 「一般公開ツアー」。オークリッジ国立研究所。2015年12月12日閲覧。
- 「国家登録情報システム - オークリッジ国立研究所 X-10 原子炉」。国家歴史登録財。国立公園局。2008 年 4 月 15 日。
この記事には、 X-10 グラファイト原子炉 のパブリック ドメイン マテリアルが組み込まれています。米国エネルギー省。2015年12 月 13 日に取得。
