El desastre nuclear de Windscale

2023 Autor: Darleen Leonard | [email protected]. Última modificación: 2023-05-26 18:27

Diseño del reactor

En Seascale, se construyeron apresuradamente dos reactores para la producción de plutonio a fines de la década de 1940 / principios de la década de 1950: Windscale Piles 1 y 2. Ambos reactores eran esencialmente bloques de grafito con barras de uranio revestidas de aluminio, otros elementos y / o isótopos en funcionamiento. a través del grafito por lo demás sólido. Se sopló aire de un lado sobre el grafito y las varillas para enfriarlas, mientras que el aire caliente se sacó del otro extremo y se ventiló a través de grandes pilas de descarga. Los filtros, agregados apresuradamente en el último minuto a instancias de un alma presciente, se colocaron en la parte superior de cada pila.

La fisión nuclear ocurrió en el núcleo cuando los neutrones colisionaron con el uranio. Se produjeron neutrones adicionales en este proceso, y también golpearon y cambiaron el grafito. Esta interacción transformó la estructura cristalina del grafito causando que acumule energía hasta ese momento (generalmente no es conveniente) cuando podría, de forma peligrosa y repentina, liberarla como calor. Conocido como un lanzamiento de energía Winger, sucedió en Windscale Pile 2, en algún momento antes del incendio.

En lugar de tomarse el tiempo para rediseñar el reactor para que todos sus sistemas pudieran manejar este problema de manera segura, se ordenó a los trabajadores que improvisaran una solución (que se explica a continuación). ¿Por qué? La política… naturalmente.

Hubris y la Guerra Fría

En los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial, Gran Bretaña estaba desesperada por conseguir la bomba H para estar en pie de igualdad con los recién poderosos estadounidenses. Después de años de negociaciones para la receta mágica, el británico Harold Macmillan finalmente había tenido éxito; a finales de octubre de 1957, debía firmar el Declaración de propósito común del Presidente y el Primer Ministro del Reino Unido, por el cual los Estados Unidos compartirían con Gran Bretaña los secretos del armamento atómico.

Antes de la revelación, los funcionarios británicos se resistían a mostrar a los estadounidenses que había fallas, problemas o fallas en sus reactores. Por lo tanto, en lugar de rediseñar o rediseñar la herramienta para garantizar un funcionamiento correcto y seguro, con frecuencia llevaron los materiales existentes a los límites y en formas en las que nunca fueron diseñados para ser utilizados.

Por ejemplo, con el problema de la energía Winger, aprovecharon la capacidad del carbono para deslizarse de nuevo en su lugar adecuado como grafito a temperaturas realmente altas. Este método, conocido como recocido, implicaba un ciclo de uno o dos días de calentamiento temporal del núcleo mucho más alto que cualquiera de los equipos, incluido el sistema de enfriamiento, que había sido diseñado para administrar (hasta 485F); después, el reactor experimentaría un período de enfriamiento hasta que fuera seguro para la fisión. La temperatura en el reactor se controló con termopares que estaban bien adaptados para manejar las operaciones normales, pero no pudieron medir adecuadamente las variaciones de temperatura causadas por el proceso de recocido. Para empeorar las cosas, con el tiempo, se requirió más calor y más ciclos para liberar la energía extra, pero incluso en ese momento (desconocido hasta después del accidente), las bolsas de energía de Wigner permanecieron en el núcleo.

Además, cuando los EE. UU. Cambiaron de armar sus bombas con plutonio a tritio, los funcionarios británicos ordenaron a las plantas Windscale que hicieran lo mismo, incluso aunque no estuvieran diseñadas para ello. Siguiendo órdenes, los trabajadores nucleares modificaron los reactores, y en particular, un componente involucrado en el enfriamiento del combustible. No sin consecuencias, las áreas sobrecalentadas comenzaron a formarse en el núcleo, pero como los termopares no fueron diseñados para monitorear estos eventos, las lecturas de calor en el reactor permanecieron en la zona segura, hasta demasiado tarde.

El fuego

El reactor se sobrecalentó como parte de un ciclo de recocido el 8 de octubre de 1957; después de que los trabajadores concluyeron que el recocido había tenido éxito, como era típico, se insertaron barras de enfriamiento para finalizar el ciclo. A mitad de camino, los trabajadores se dieron cuenta de que la liberación de energía deseada de Wigner no había sucedido completamente, por lo que aumentaron el calor nuevamente.

Muchos expertos creen que incluso antes de este segundo calentamiento, partes del núcleo estaban mucho más calientes que otras, pero los trabajadores no tenían forma de saber esto porque los termopares no lo medían ni podían medirlo. En cualquier caso, el consenso es que los puntos calientes combinados con el segundo calentamiento rompieron un cartucho, lo que provocó el incendio. Incluso después de esto, los termopares no registraron un aumento de temperatura.

Para el 10 de octubre de 1957, los trabajadores se pusieron nerviosos. La caída típica en la temperatura del núcleo que debería haber seguido a la versión de Wigner no sucedió; más bien, al menos un termopar estaba registrando un aumento constante de la temperatura. Sin darse cuenta de que el núcleo estaba en llamas, los trabajadores aumentado el flujo de aire añadiendo oxigeno al fuego; Los elementos radiactivos ionizantes fueron empujados hacia la chimenea y recogidos por monitores.En este momento, los trabajadores se dieron cuenta de que algo estaba gravemente mal.

Es importante recordar que los trabajadores nucleares en esta historia fueron héroes. Aunque tal vez deberían haberlo pensado dos veces antes de calentar el núcleo en el 8^th, o aumentando el flujo de aire en el 10^th, los factores que realmente causaron el incendio de Windscale fueron los de la política, elaborados en un grado de pago muy por encima de sus cabezas por personas que en realidad no tienen la experiencia de los ingenieros en el tema.

En cualquier caso, más tarde el día 10.^th los trabajadores se pusieron equipo de protección para examinar el combustible; solo entonces se dieron cuenta de que llevaba casi dos días quemándose. El gerente de la planta escaló el edificio del reactor y observó que el infierno furioso entraba en contacto con el concreto que lo contenía; horrorizado, sabía que el concreto protector no había sido diseñado para resistir ese tipo de conflagración.

Extinguir el fuego

No tenían buenas opciones. Para el 11 de octubre de 1957, la temperatura en el reactor estaba por encima de los 2300F (la lava expulsada durante una erupción es típicamente más fría que esto); de hecho, después de que insertaron un poste de metal como parte de un intento fallido de apagar el fuego, cuando fue sacado, el extremo goteaba.

A esta temperatura, cuando el agua (H2O) golpea el metal fundido (como en el interior del reactor), se oxida y el hidrógeno se separa del oxígeno; los trabajadores temían que el hidrógeno se mezclara con el aire entrante y explotara, abriendo el área de contención, exponiendo a la población a una radiación peligrosa y matando a los trabajadores.

No olvide que, debido al diseño poco fiable de los reactores, la radiación ionizante a niveles peligrosos se había filtrado durante días. Si los trabajadores eligieran simplemente dejar que el fuego se consuma, incluso si la contención no fallara (casi con seguridad hubiera fallado), la radiación habría continuado contaminando el campo.

Entonces, probaron su única otra opción: matar el fuego con dióxido de carbono líquido; desafortunadamente, no pudieron aplicar mucho. Al final, el fuego provocó la última risa porque incluso consumió el oxígeno del CO2.

Sin tener otra opción, encendieron las mangueras, aunque todavía temían apagar los sistemas de refrigeración y ventilación. El agua no causó una explosión pero hizo poco para sofocar las llamas. En un último esfuerzo de zanja, el reactor se liberó de todos excepto el gerente de la planta y el jefe de bomberos, y se cortó el aire.

El gerente subió nuevamente al reactor y descubrió que el fuego hambriento estaba creando una poderosa succión en un intento fallido de mantenerse. Sin éxito, las llamas se extinguieron lentamente, luego el brillo retrocedió. El agua continuó vertiéndose en el núcleo durante otras 24 horas, hasta que estuvo completamente fría.

Secuelas

Los líderes británicos, aún interesados en conseguir los diseños de armas nucleares, encubrieron la verdadera causa del accidente y culparon a los heroicos trabajadores de Windscale. El engaño fue exitoso, y los Estados Unidos compartieron sus secretos nucleares con los británicos. Las investigaciones posteriores, realizadas por la BBC y otros, han revelado que fueron las políticas de seguridad relajadas del gobierno las que finalmente fueron las culpables.

En cuanto a la salud, también fue un desastre. Aunque no está en la escala con Chernobyl, se cree que la liberación de iodine-131, cesio-137 y xenón-133 de Windscale causó al menos 200 casos de cáncer; se cree que los números serían mucho más altos si no fuera por la adición de última hora de los filtros.

Afortunadamente, sin embargo, los trabajadores valientes que enfrentaron el incendio no tuvieron mayores tasas de cáncer o mortalidad; de hecho, el gerente del reactor que escaló el reactor varias veces murió en 2008 a la edad de 90 años.

Después de que el fuego se enfrió, se sellaron 15 toneladas de combustible de uranio en el tanque del reactor en el sitio, y no está programado para ser retirado del servicio hasta 2037.