ウェスティングハウス TR-2

TR -2原子炉は、ウェスティングハウス試験炉またはウェスティングハウス試験炉（WTR）としても知られ、ペンシルベニア州マディソン近郊のウォルツ・ミル（ピッツバーグの南東約3​​0マイル）でウェスティングハウス・エレクトリック社によって設計・製造された小型の研究・試験用原子炉でした。TR-2は民間所有の研究・試験用原子炉としては初のものでした。この原子炉は1960年に燃料に深刻な損傷を伴う事故に見舞われました。[ 1 ] [ 2 ]

デザイン

TR-2は、不均質、低圧、低温、軽水冷却減速、加圧水型原子炉であった。原子炉の主な機能は、原子炉の材料と構成部品の試験であった。1960年代以降に設計された商用PWRで一般的になっている電気加熱式加圧器容器を組み込むのではなく、TR-2は、ヘッドタンクと呼ばれる水タンクによって供給される静水圧に依存していた。ヘッドタンクは地上から高く設置され、配管によって原子炉容器に接続されていた。原子炉で発生した熱は熱交換器に送られ、最終的に機械通風冷却塔を介して環境に熱が放出される。原子炉は当初、最大20メガワットの熱出力での運転が許可されていたが、最終的には60メガワットの熱出力レベルで運転できるように設計および建設された。[ 3 ]実験カプセル、テストループ、燃料実験の位置が原子炉の設計に含まれていた。中性子ビームポートも含まれていた。[ 4 ] 1960年1月8日、原子力委員会（AEC）は、施設免許の修正第1号を発行し、最大60メガワットの熱出力での運転を許可しました。[ 3 ] [ 5 ] [ 6 ]

原子炉は蒸気容器（文献によっては格納容器とも呼ばれる）と呼ばれる構造物内に収容されており、事故時に原子炉から放出される可能性のある核分裂生成物を封じ込めるために設計されていた。蒸気容器は周囲の地表から約22メートルの高さ、内径約21メートルの金属製の円筒形で、上部はわずかに丸みを帯びていた。蒸気容器には2つのエアロックがあった。[ 7 ]

プロセス水サージタンクとプロセス水ヘッドタンクには機械換気システムが設置されており、ヘッドタンクは蒸気容器の東約150メートルに位置する金属製支持フレーム上に設置され、地上約76メートルの高さに設置されていました。強制空気がサージタンク上を吹き抜け、原子炉運転中に通常発生するガスを除去した後、ヘッドタンクへと送られ、周囲の地表から約76メートルの高さに設置された通気口からガスが放出されました。[ 8 ] [ 9 ] [ 7 ]

ステンレス鋼製の原子炉容器は高さ32フィート、直径8フィート、壁の厚さは1インチでした。原子炉容器は垂直に配置され、放射線遮蔽のためにコンクリートで囲まれていました。燃料要素は、原子炉容器の中央から水を満たした移送管まで伸びる斜めの管を介して装填および除去されました。この移送管は、蒸気シェルと周囲の施設建屋を接続していました。[ 7 ]

研究・試験用原子炉としては典型的な例だが、この原子炉は電気を生産しなかった。[ 2 ]

試験原子炉は、ウォルツミルのより広大な敷地の開発区域の北西部に位置していた。[ 10 ]原子炉はウォルツミルロードの東側、現在のウォルツミルロードと州間高速道路70号線の交差点から北に約2,300フィートのところに位置していた。

燃料

TR-2炉心は円筒形の燃料要素で構成されていた。燃料要素は、ウラン燃料を収容する複数のアルミニウム製燃料管を含む機械的な集合体であった。一部の燃料要素には、燃料管に加えて、原子炉計装機器や実験装置が組み込まれていた。[ 5 ]各燃料集合体には、中央のアルミニウム製心棒管を囲む3つの長い同心円筒の壁の中に、アルミニウム・ウラン合金の形で200グラムの高濃縮ウラン燃料が収容されており、この心棒管内で小型の容器入り試料を照射することができた。ウラン・アルミニウム燃料合金はアルミニウム被覆されており、被覆管の厚さは36ミル、燃料合金は52ミルであった。燃料管の長さは44インチ、燃料集合体の外径は2.5インチであった。両端のオリフィスは、集合体内のチャネルを通して冷却材の流れを分配し、ホットスポットでの沸騰を防ぐために燃料集合体に必要な静圧の一部を提供していた。[ 6 ]

AECは、施設の運営に使用するため、ウラン235同位体が約93％に濃縮された 高濃縮ウラン（HEU）に含まれるウラン235 156キログラムをウェスティングハウスに割り当てた。

歴史

ウェスティングハウスは1956年2月29日に原子力委員会に建設許可を申請した。建設許可番号CPRR-8（以下CPTR-1と称する）は1957年7月3日に原子力委員会から発行された。原子力委員会は1959年6月19日に施設許可番号TR-2を発行した。[ 4 ] [ 11 ]

TR-2は1959年7月に初めて臨界に達した。[ 2 ]この原子炉の主な用途は、多くの商業、学術、政府の顧客のために、金属および非金属材料の高中性子核環境への適合性と性能を試験することと、新しい燃料設計の性能を試験することであった。[ 12 ] [ 13 ]

この原子炉は1960年に燃料損傷を伴う事故に見舞われた。1960年の事故後再稼働したものの、顧客需要の低迷により1962年に廃止された。[ 2 ] [ 6 ] 1963年3月25日、施設免許が改正され、特殊核物質の保有のみが許可され、原子炉の運転は許可されなくなった。[ 11 ]

放射能レベルが低い原子炉容器は、解体と最終処分のため、2000年5月15日に現場から搬出された。[ 2 ]ウェスティングハウスは2012年春にTR-2の蒸気シェルを撤去した。[ 1 ]

1960年の事故

1960年4月3日日曜日の夕方、原子炉で部分的な炉心溶融が発生しました。燃料要素の1つが溶融し、放射性気体核分裂生成物であるクリプトンとキセノンが放出されました。[ 2 ]燃料要素の過熱とその後の損傷は、局所的な冷却材の流量不足が原因であると報告されています。[ 14 ]この事故は、国際原子力事象評価尺度で4と評価され、局所的な影響を伴う事故とされました。[ 15 ] [ 16 ]

原子力委員会（AEC）への最初の事故報告は、ウェスティングハウス社からAECニューヨーク事業所への電話連絡によって行われた。その後の報告書で、ウェスティングハウス社は「一次冷却材の高放射能と敷地内の高放射線レベルにより、1960年4月3日午後8時50分頃にWTRが停止し、敷地から避難した。高レベル放射能は燃料要素の破損によって引き起こされたと考えられる」と述べている。[ 17 ]

事故当時、計画されていた冷却材流量削減実験が進行中だった。翌日の午前0時1分に原子炉改修のため5週間の停止を開始する予定だった。東部標準時午後7時55分頃、原子炉は30メガワットで稼働している状態で、原子炉冷却材流量は徐々に5,250 gpmまで削減された。午後8時には原子炉出力は37メガワットに上昇し、運転員は出力を40メガワットに上げるよう指示した。午後8時35分、制御棒が炉心から自動的に引き抜かれる中、原子炉出力は急速に17メガワットまで低下した。17メガワットに達した後、原子炉出力は劇的に38メガワットまで上昇した。午後8時40分、施設内に多数設置された放射線モニターの最初のモニターが高放射線量を示し警報を発し始めた。4分後の午後8時44分、原子炉は手動でスクラムされた[ 17 ]

原子炉が停止した直後、放射線レベルが上昇し続けたため、施設の作業員は近くの監視所に避難し、その後、原子炉の南東約1/3マイルにあるウェスティングハウス所有のゲストハウスに避難するよう指示された。空気モニターとガイガーカウンターを備えた3つの放射線監視チームが周囲の環境を監視するために施設を離れた。事故当時、北東から時速3～5マイルの風が吹き、霧雨が降り続いており、太陽はすでにとっくに沈んでいた。[ 18 ]現場の真ん前の幹線道路で観測された放射線レベルは、毎時20ミリレムを超えていた（比較のために、一般的な医療用X線検査は10～100ミリレムである[ 19 ]）。4月3日夜の調査では環境の汚染は確認されなかった。原子炉施設の内外の放射線レベルは、その後の数時間で減少した。職員は1960年4月4日月曜日の早朝に施設に初めて再入場した。[ 17 ]

原子力委員会の調査

原子力委員会（AEC）は、被害の程度が判明次第、事故調査を開始した。AEC職員は1960年4月22日、ウォルツ・ミル発電所においてウェスティングハウス社と会合を開いた。4月27日付のメモ[ 20 ]で、 AEC検査スペシャリストのV.A.ウォーカー氏は、ウェスティングハウス社と原子炉管理者および職員を厳しく批判した。ウォーカー氏は特に、調査会議におけるウェスティングハウス社職員の率直さの欠如を批判した。また、試験指示書および原子炉運転手順書には、試験中に予期せぬ原子炉出力低下などの異常事態が発生した場合の対応策が詳細に記載されていなかったことも指摘した。ウォーカー氏はメモの最後に、「総じて、WTR（原子力発電所）は適切に管理されておらず、原子炉技術開発への積極性は見当違いであったと考える。後者の状況は、他所で実施された試験に一部起因していると考えられる」と結論付けている。

1960年5月27日、原子力委員会は事故に関する13ページの報告書CF-169を発行した。この報告書は事故の詳細な状況を説明し、特に、午後9時頃に工場の入り口で観測された200ミリレム/時を含む、事故直後にウェスティングハウス社の従業員が記録した放射線値はすべて、放出された核分裂生成物を収容する高架ヘッドタンクからの直接ガンマ線であると結論付けている点が特筆すべき点である。ヘッドタンク配管放射線モニター（モニターは地上レベル、高架ヘッドタンクよりかなり下にあった）から2メートルの位置での線量率は5000ミリレム/時であった。放射性核分裂生成物ガスであるキセノン-133-135、アルゴン-41、およびクリプトン-85は、施設に供給される高さ250フィートの排気筒から放出された。この報告書は、施設の構造および機器の外部に汚染は見られなかったことを改めて強調した。報告書は事故の明確な原因を示していないが、燃料要素を通過する冷却材の局所的な低流量の乱れ、燃料要素を通過する流れを妨害する破片、およびいくつかの燃料要素の製造欠陥（例えば、アルミニウム被覆管とウランの結合）がウェスティングハウスの調査チームによって最も可能性の高い原因とみなされたと指摘した。[ 16 ] 1960年7月7日に発行されたウェスティングハウスの最終報告書は、事故の直接の原因を決定的に特定することはできないが、問題の燃料要素に以前から存在していた欠陥が最も可能性の高い原因であると結論付けた。[ 5 ]

その後の報告書や書簡では、この事故が将来の原子炉格納容器設計に及ぼす影響について議論されました。TR-2は、事故発生時に核分裂生成物が環境へ漏洩するのを防ぐため、蒸気シェルまたは格納容器を備えて建設されました。しかし、様々なプロセス水タンクに供給する換気システムの設計と運用により、核分裂ガスがプラント機器を介して格納容器バリアを迂回し、環境へ漏洩する事態が発生しました。これは「格納容器バイパス」と呼ばれる事象です。[ 8 ]

1960年の事故の復旧と清掃

燃料要素の一つが溶融し、事故前の高さに比べて数インチ完全に欠損した状態で二つに分裂した。1960年4月18日までに溶融した燃料要素の上部は原子炉から除去されたが、燃料集合体の下部と残骸は残っていた。[ 21 ]溶融した燃料集合体は4月21日から25日にかけて原子炉容器から切断された。事故中および事故後の原子炉冷却材ループの循環により、炉心残骸がシステム全体に拡散し、フィルターやイオン交換装置の使用に加えて、残骸の除去には多くの手作業が必要となった。[ 22 ] [ 5 ]

TR-2は、施設の清掃と原子炉の修理・燃料補給のため、8ヶ月間停止したままでした。清掃作業の労働力は、主にウェスティングハウス社の従業員と地元の失業中の炭鉱労働者で構成されていました。清掃作業は、一般的な産業用保護具を着用し、家庭用洗剤や生理用品を使用して行われました。事故や清掃作業による負傷や疾病はありませんでした。[ 2 ]

事故と除染作業中に200万ガロンの汚染水が発生しました。汚染水は原子炉からパイプラインを介して3つのライニングされた貯留池／ラグーンに汲み上げられました。[ 10 ]ラグーンで漏洩が発生し、最終的に地下水と汚染土壌でストロンチウム90が検出されました。

事故と清掃作業は当時、世間の反応やメディアの報道をほとんど引き起こさなかった。フィラデルフィア州内の新聞「フィラデルフィア・インクワイアラー」は、ユナイテッド・プレス・インターナショナルの2段落の速報記事を掲載しただけだった。[ 23 ] [ 22 ]

現在のサイト

旧施設は撤去され、原子炉の通常運転と1960年の事故による残留汚染は2013年7月までにペンシルベニア州放射線防護局の満足のいくレベルまで修復された。 [ 1 ]

原子力規制委員会は2008年9月19日にTR-2施設の運転免許を終了した。[ 24 ] TR-2はNRCドケット050-00022とNRCドケット070-00698に含まれていた。

さらに読む

原子力委員会報告書 CF-169「ペンシルベニア州ウォルツミル、ライセンス番号 TR-2、ウェスティングハウス試験原子炉における放射線事故の調査」、1960 年 5 月 27 日付。

ウェスティングハウスレポート WTR-49、1960 年 4 月 3 日の WTR 燃料要素の故障に関するレポート。

参照

注記

  1. ^ a b cウェスティングハウス・エレクトリック・カンパニー（ウォルツ・ミル）; https://www.nrc.gov/info-finder/decommissioning/complex/westinghouse-electric-company-waltz-mill.html
  2. ^ a b c d e f gホーピー、ドン。「高温」の原子炉タンクがウェストモアランドで移動中。2000年5月15日。ピッツバーグ・ポスト・ガゼット。https ://old.post-gazette.com/healthscience/20000515nuke3.asp
  3. ^ a bライセンス番号TR-2の修正第1号。1960年1月8日。NRC ADAMS受入番号ML021780188。
  4. ^ a bウェスティングハウス・エレクトリック、ライセンス番号TR-2の発行（聴聞通知書および補償契約書添付）。1959年6月25日。NRC ADAMS登録番号ML021780168。
  5. ^ a b c d報告書WTR-49の送付状、1960年4月3日のWTR燃料要素故障に関する報告書。1960年7月11日。NRC ADAMS受入番号ML021780374。
  6. ^ a b cターディフ、A. ネルソン。「WTRおよびSL-1事故のいくつかの側面」IAEA原子炉安全シンポジウム。1962年5月14～18日。https ://www.osti.gov/servlets/purl/4828615
  7. ^ a b c「ウェスティングハウス試験炉TR-2最終廃止措置計画」改訂第0版。1997年7月25日。NRC ADAMS受入番号ML20151K610
  8. ^ a b ウェスティングハウスにおける放射線事故の調査に関する書簡。1960年5月31日。NRC ADAMS受入番号 ML021780258
  9. ^報告書WTR-51「排気システムの改修」送付状。1960年7月8日。NRC ADAMS受入番号ML021780296
  10. ^ a bペンシルベニア州放射線防護局; ペンシルベニア州の環境放射線; 2013年年次報告書。http ://www.depgreenport.state.pa.us/elibrary/PDFProvider.ashx ?action=PDFStream&docID=6340&chksum=&revision=0&docName=2013+ENVIRONMENTAL+RADIATION+IN+PENNSYLVANIA+ANNUAL+REPORT&nativeExt=pdf&PromptToSave=False&Size=3917818&ViewerMode=2&overlay=0
  11. ^ a b連邦官報通知73 FR 55545. https://www.federalregister.gov/documents/2008/09/25/E8-22533/notice-of-license-termination-cbs-test-reactor-located-at-waltz-mill-site-madison-pa
  12. ^ Hoover, H L. SM-2原子炉炉心および容器レビュー報告書（1959年12月15日から1960年3月18日まで）。米国：N. p.、1960年。Web. doi:10.2172/4161742。
  13. ^ Kilp, GR, Mitchell, P V. 熱電材料に対する放射線の影響. 米国: N. p., 1961. Web. doi:10.2172/4790249.
  14. ^トーマス・オトゥール、ジョアン・オマン、ワシントン・ポスト紙記者 (1979年4月13日). 「原子力発電所の事故、当初はNRCを混乱させた」 .ワシントン・ポスト. ワシントンD.C. ISSN  0190-8286 . OCLC  1330888409 .
  15. ^ Minh Ha-Duong, V. Journé. 経験的頻度に基づく原子力事故確率の計算. Environment Systems and Decisions, Springer, 2014, 34 (2), pp.249-258. ff10.1007/s10669-014-9499-0ff. ffhal-01018478v2
  16. ^ a b報告書CF-169 ウェスティングハウスにおける放射線事故調査、ジョン・シアーズとマーヴィン・マン著。1960年5月27日。NRC ADAMS受入番号ML021830506
  17. ^ a b c放射能放出に関する報告書（事故）。1960年4月4日。NRC ADAMS受入番号 ML021780208
  18. ^ウェスティングハウス試験炉の初期調査について議論する。原子力委員会（AEC）の見解では、CMAの荷降ろしと清掃作業は、汚染の拡散や作業員への過剰な被ばくもなく、満足のいく方法で実施されている。1960年4月15日。NRC ADAMS受入番号 ML20216F389
  19. ^画像検査でどれくらいの放射線被曝があるのでしょうか？アメリカがん協会https://www.cancer.org/treatment/understanding-your-diagnosis/tests/understanding-radiation-risk-from-imaging-tests.html
  20. ^メモRe: WTR事故調査の個人的印象。1960年4月27日。NRC ADAMS受入番号ML021780235。
  21. ^ウェスティングハウス試験炉における放射線事故に関する覚書。1960年4月18日。NRC ADAMS受入番号 ML021780232
  22. ^ a bホーピー、ドン。「核事故はメディアからほとんど注目されなかった。」ピッツバーグ・ポスト・ガゼット。https ://www.newspapers.com/clip/19532336/pittsburgh-post-gazette/
  23. ^ウェスティングハウス試験炉1960年4月3日事故報告書に関する覚書。NRC ADAMS受入番号 ML021780214
  24. ^ R. Smith Ltr. 件名: TR-2ライセンスの終了および10 CFR 50.82(b)(6)(ii)の適用免除の付与、事件番号: 50-022 (TAC番号: J60621)。NRC ADAMS アクセッション番号: ML081330398。
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