SL-1

SL-1原子力発電所事故
1961年11月29日：原子炉建屋から原子炉容器が取り外されている。原子炉建屋は、現代の原子力施設で使用されている格納容器建屋と実質的に同様の機能を果たしていた。60トンのマニトワック・モデル3900クレーンには、作業員を保護するため、厚さ5.25インチ（13.3cm）の鋼製シールドと厚さ9インチ（23cm）の鉛ガラス窓が取り付けられていた。
地図
日付1961年1月3日
位置国立原子炉試験所、アイダホ州アイダホフォールズ西部、米国
座標北緯43度31分06秒、西経112度49分25秒 / 北緯43.5182度、西経112.8237度 / 43.5182; -112.8237
結果INESレベル4（地域的な影響を伴う事故）
死亡者（数3
SL-1は米国にあります
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米国内の所在地
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SL-1はアイダホ州にあります
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アイダホ州内の場所
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定置式低出力原子炉1号（ SL-1）は、当初はアルゴンヌ低出力原子炉（ALPR）と呼ばれ、アイダホ州アイダホフォールズ（現在のアイダホ国立研究所）の西約40マイル（65 km）に位置する国立原子炉試験所（NRTS）にあったアメリカ陸軍の実験用原子炉であった。1958年から1961年まで稼働していたが、爆発事故により3名の運転員が死亡し、原子炉の設計変更につながった。これは、米国で唯一、即死事故をもたらした原子炉事故である。[ 1 ]

陸軍原子力発電プログラムの一部であるSL-1は、北極圏付近のレーダー基地やDEWライン内の小規模な遠隔軍事施設に電力と暖房を供給することを目的とした原子炉のプロトタイプであった。[ 2 ]設計出力は 3MW（熱出力）であったが、[ 3 ]事故前の数か月間に4.7MWの試験が実施されていた。有効出力は 電力出力200kW、暖房出力400kWであった。[ 3 ]

1961年1月3日午後9時1分（MST）、運転員が原子炉の炉心で中性子を吸収する部品である中央制御棒を完全に引き抜いた。これにより、原子炉は停止状態から即発臨界状態へと移行した。4ミリ秒以内に、炉心出力は20GW近くに達し た。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

核反応による高熱は炉心内の水を膨張させ、激しいウォーターハンマー（水撃）を引き起こし、水、蒸気、原子炉構成部品、破片、燃料が原子炉上部から噴出しました。水が原子炉容器上部に衝突すると、容器は原子炉室の天井まで押し上げられました。原子炉蓋の上にいた監督者は、噴出した制御棒遮蔽プラグに突き刺され、天井に押し付けられました。他の2人の運転員にも他の物質が当たり、致命傷を負いました。[ 8 ]

この事故により、大気中に約1,100キュリー（41 テラベクレル）の核分裂生成物が放出されました。 [ 9 ]これには、アイダホ州の小さな町アトミックシティで検出されたキセノン同位体、クリプトン同位体、ストロンチウム91、イットリウム91が含まれます。[ 10 ]また、約80キュリー（3.0テラベクレル）のヨウ素131も放出されました。[ 11 ]原子炉がアイダホ州東部の人里離れた高地砂漠に位置していたため、これは重大なものとは考えられませんでした。

3人の慰霊碑は2022年に実験増殖炉敷地内に建てられた。[ 12 ]

設計と運用

1954年から1955年にかけて、米陸軍は北極圏の遠隔地で運用可能な原子炉プラントの必要性を評価していた。これらの原子炉は、陸軍のレーダー基地に電力と暖房を供給していたディーゼル発電機とボイラーに代わるものとなる予定だった。陸軍原子炉部門はプロジェクトのガイドラインを策定し、アルゴンヌ国立研究所（ANL）にアルゴンヌ低出力原子炉（ALPR）と呼ばれるプロトタイプの原子炉プラントの設計、建設、試験を委託した。[ 13 ]重要な基準には以下が含まれていた。

  • すべての部品は航空輸送可能[ 3 ] [ 14 ]
  • すべてのコンポーネントは、7.5 x 9 x 20フィート（2.3 m x 2.7 m x 6.1 m）の大きさで、重量が20,000ポンド（9,100 kg）のパッケージに限定されます[ 3 ]
  • 標準コンポーネントの使用
  • 最小限の現場工事[ 3 ] [ 14 ]
  • シンプルさと信頼性[ 3 ]
  • 北極の永久凍土地域に適応可能[ 3 ] [ 14 ]
  • 炉心装荷あたりの燃料運転寿命は3年[ 13 ] [ 3 ] [ 14 ]

1956年に行われた機密扱いの予備設計研究では、BORAX -IIIをベースとして、原型炉の総建設費を228,789ドルと算出した。[ 14 ]この見積りは原子炉とその構成部品のみを対象としており、建物や原子炉プラントの残りの部分は含まれていなかった。

プロトタイプは1957年7月から1958年7月にかけてアイダホフォールズ西部の国立原子炉試験所で建設された。 1958年8月11日に初めて臨界に達し、 [ 13 ] 10月24日に稼働を開始し、1958年12月2日に正式に開所した。[ 13 ]

3MW（熱）沸騰水型原子炉（BWR）は、93.20％の高濃縮ウラン燃料を使用しました。[ 15 ]この原子炉は自然循環で運転され、軽水（重水ではなく）を冷却材および減速材として使用しました。[ 16 ]循環水システムは、ウランアルミニウム合金の燃料板を300ポンド/平方インチ（2,100 kPa）の圧力で流れて運転されました。[ 14 ]

この工場は、1959年2月5日からコンバスション・エンジニアリング社（CEI）が主契約者として活動し、広範囲にわたる試験の後、1958年12月に訓練と運用経験のために陸軍に引き渡されました。 [ 17 ]

CEI は、SL-1 原子炉の実際の運用、軍人の日常的な訓練、開発研究プログラムを担当していました。

請負業者は、現場にプロジェクトマネージャー、オペレーションスーパーバイザー、テストスーパーバイザー、そして約6名の技術スタッフを配置しました。ここ数ヶ月、プロジェクトマネージャーは現場で約半分、コネチカット州にある請負業者の事務所で約半分の時間を過ごし、不在時にはオペレーションスーパーバイザーまたはテストスーパーバイザーのいずれかがプロジェクトマネージャーに任命されました。

...委員会での証言で示されているように、非定型作業が行われるシフトでは CEI が監督を行うと理解されていました。

... AECのアイダホ事務所と陸軍原子炉事務所は、日常業務のみの場合に夜間監督者を追加すると、既存の取り決めに基づいて原子炉を操作する目的の一部、つまり軍人のみによるプラント操作の経験を積むことが損なわれると明確に考えていました。

— SL-1事件に関する報告書、1961年1月3日、6～7ページ[ 18 ]

陸軍原子炉訓練プログラムの訓練生には、幹部（キャドル）と呼ばれる陸軍の隊員が含まれており、彼らが主要なプラントオペレーターを務めました。多くの海事関係者も、少数の空軍および海軍の隊員と共に訓練を受けました。[ 17 ]プラントの運転は通常、幹部が2人1組で担当しましたが、原子炉の開発はCEI職員が直接監督しました。CEIは1960年後半に原子炉の開発作業を開始することを決定し、原子炉は「PL-1凝縮器試験」のために4.7MWの熱出力で運転されることになりました。 [ 10 ]原子炉の炉心が老朽化し、ホウ素中性子吸収材が腐食して剥がれ落ちるにつれて、CEIは炉心内のホウ素の約18%が失われたと計算しました。1960年11月11日、CEIは「原子炉停止マージンを拡大するため」、カドミウムシート（これも中性子吸収材）を「複数のT字スロット位置に」設置しました。[ 19 ]

事故前のALPR。円筒形の大きな建物には、底部に砂利の中に埋め込まれた原子炉、中央に主操作区域（操作床）、上部近くに復水器ファン室が設けられています。周囲には様々な支援・管理棟が配置されています。

プラントの機器のほとんどは、ARA-603およびSL-1 603として知られる円筒形の鋼鉄製原子炉建屋の中にあった。この建屋は直径38.5フィート（11.7メートル）、全高48フィート（15メートル）で[ 3 ]、鋼板製であり、その大部分は1 ⁄ 4インチ（6.4ミリメートル）の厚さであった。建屋への出入りは、ARA-602（支援施設建屋）から囲まれた外階段を通る通常のドアによって行われていた[ 20 ] 。非常口のドアは地上階への外階段に通じていた[ 3 ] 。原子炉建屋は、人口密集地域にある原子炉に使用されるような圧力式の格納容器シェルではなかった。それでも、建屋は最終的な爆発で放出された放射性粒子のほとんどを封じ込めることができた。

原子炉の炉心構造は、59体の燃料集合体、1体の起動中性子源集合体、および9本の制御棒を収容するように構築された。実際に使用されていた炉心は40体の燃料要素を持ち、5本の十字形の燃料棒で制御されていた。[ 3 ] 5本の燃料棒は断面がプラス記号（+）の形をしており、中心に1本（9番棒）、活性炉心の周辺に4本（1、3、5、7番棒）あった。[ 3 ]制御棒は厚さ60ミル（1.5 mm）のカドミウムで作られ、80ミル（2.0 mm）のアルミニウムで覆われていた。全体のスパンは14インチ（36 cm）、有効長は32インチ（81 cm）であった。[ 3 ] 40体の燃料集合体は、それぞれ9枚の燃料板で構成されていた。[ 3 ]プレートの厚さは120ミル（3.0 mm）で、50ミル（1.3 mm）のウラン-アルミニウム合金の「肉」が35ミル（0.89 mm）のX-8001アルミニウム被覆で覆われていました。[ 3 ]肉の長さは25.8インチ（66 cm）、幅は3.5インチ（8.9 cm）でした。燃料板間の水ギャップは310ミル（7.9 mm）でした。[ 3 ]制御棒シュラウド内の水路は0.5インチ（13 mm）でした。40体からなる炉心の初期装荷には、31ポンド（14 kg）の高濃縮ウラン（93.2%）が含まれていました。[ 3 ]

意図的に燃料集合体の数を少なくした結果、中心付近の領域は59体の燃料集合体を使用した場合よりも活性が増した。外側の4本の制御棒は、試験で不要と結論付けられた後、小型の炉心でも使用されなかった。[ 3 ] [ 18 ]運転中のSL-1炉心では、2番、4番、6番、8番制御棒はダミー棒であったり、新たにカドミウムシムが取り付けられていたり、試験用センサーが詰められていたりして、大文字のTのような形状になっていた。[ 10 ]炉心のサイズを最小化しようとした努力により、中央の制御棒である9番制御棒の反応度が異常に高くなり、不規則な取り扱いによって原子炉の全中性子束と発熱が突然極端に変化する可能性がある。

事故と対応

1961年1月3日火曜日、SL-1は休暇中の11日間の停止を経て、再起動の準備を進めていた。再起動作業を担当したクルーは、陸軍スペシャリストのジョン・A・バーンズ（原子炉操作員、22歳）と海軍シービー建設電気技師一等兵（CE1）のリチャード・C・レッグ（26歳、シフト監督）で構成されていた。[ 21 ] [ 22 ]そして、訓練中の原子炉操作員として、陸軍スペシャリストのリチャード・リロイ・マッキンリー（27歳）が監視役を務めていた。

保守手順では、各燃料棒を駆動機構に再接続するために、燃料棒を数インチ手動で引き抜く必要があった。後に判明したことだが、午後9時01分（MST）、バーンズが9番燃料棒を引き抜きすぎたため、SL-1が即座に即臨界状態になった。4ミリ秒のうちに、結果として生じた巨大な出力逸脱によって発生した熱によって炉心内の燃料が溶融し、原子炉内の水の一部とともに爆発的に蒸発した。膨張した燃料板によって極めて高い圧力の波が発生し、蒸気と残りの水が上方に噴き上がり、ピーク圧力10,000ポンド/平方インチ（69,000 kPa）で原子炉容器の上部に衝突した。水の塊は160フィート/秒（49 m/s）の速度で噴射され、平均圧力は約500ポンド/平方インチ（3,400 kPa）であった。[ 15 ]この極端なウォーターハンマーにより、原子炉容器全体が毎秒27フィート（8.2 m/s）の速度で押し上げられ、シールドプラグは毎秒85フィート（26 m/s）の速度で噴き出しました。[ 15 ]原子炉容器の上部に6つの穴が開き、高圧の水と蒸気が損傷した炉心からの放射性デブリを部屋全体に吹き付けました。後の調査で、26,000ポンド（12,000 kg）（13米トン）の容器が9フィート1インチ（2.77 m）飛び上がり、その一部が原子炉建屋の天井にぶつかった後、元の位置に戻り、[ 5 ] [ 23 ] [ 15 ]運転床に断熱材と砂利を堆積させたと結論付けられました。[ 15 ]容器の5番シールハウジングが天井クレーンに衝突していなければ、約10フィート（3 m）上昇していたでしょう。[ 15 ]逸脱、水蒸気爆発、そして船体移動には2～4秒かかりました。[ 15 ]

原子力委員会の調査委員会は、バーンズ氏は爆発で骨折した肋骨が心臓を貫き即死したと断定した。[ 24 ]原子炉容器の上に立っていた当直監督のレッグ氏が第7シールドプラグが強制的に噴出し、股間を刺されて肩から抜け、天井に押し付けられて即死した。[ 5 ]両氏の近くにいたマッキンリー氏は重傷を負っていたが、救助隊員が発見した時はまだ生きていたが、意識不明、出血し、深刻なショック状態に陥っていた。救出には2時間を要し、病院へ向かう途中の救急車の中で負傷により死亡した。[ 5 ] [ 24 ] [ 25 ]

検死の結果、死亡までの時間経過も確認された。バーンズとレッグは即死だったが、マッキンリーは頭皮に広範囲の出血が見られ、負傷により死亡するまで約2時間生存していたことがわかった。[ 24 ]

原子炉の原理と事象

初期の報道では、爆発は化学反応による可能性があると報じられたが、すぐに否定された。室内の様々な物質で 高速中性子放射化が起こり、原子力発電の逸脱を示唆していた。

SL-1のような熱中性子炉では、中性子を減速（減速）することで核分裂プロセスを制御し、U-235燃料との核分裂の可能性を高めます。十分な減速がなければ、SL-1のような炉心は核分裂連鎖反応を維持できません。減速材を炉心から除去すると、連鎖反応は減衰（停止）します。減速材として水を使用する場合、熱吸収時に液体状態を維持するために高圧に保たれます。核燃料周囲のチャネル内で発生する水蒸気は中性子を効果的に減速せず、核分裂連鎖反応を抑制します。

もう一つの制御手段は、遅延中性子が炉心内の連鎖反応に及ぼす影響である。ほとんどの中性子（即発中性子）はウラン235の核分裂によってほぼ瞬時に生成される。しかし、定常運転中のウラン235燃料炉では約0.7%という少量が、特定の核分裂生成物の比較的ゆっくりとした放射性崩壊によって生成される。（これらの核分裂生成物は、ウラン235燃料に近接する燃料板内に閉じ込められている。）このように中性子の一部を遅延生成することで、原子炉の出力変化を人間や機械が制御可能な時間スケールで制御することが可能になる。[ 26 ]

放出型制御アセンブリまたは中性子吸収体の場合、原子炉は即発中性子のみで臨界状態 （すなわち即発臨界）に達する可能性がある。原子炉が即発臨界状態になると、出力が2倍になるまでの時間は10マイクロ秒程度である。温度が出力レベルに追従するのに必要な時間は、原子炉心の設計に依存する。通常、従来の軽水炉では、冷却材温度は出力より3～5秒遅れる。SL-1設計では、蒸気発生が始まるまでに約6ミリ秒かかった。[ 15 ]

SL-1は中央制御棒を備えており、これを完全に取り外すと非常に大きな過剰反応度が生じる可能性がある。 [ 27 ]これは、59体の燃料集合体のうち40体のみに核燃料を装荷するという決定により、原型炉の炉心中心部の活性が高まったためである。通常の運転では、制御棒は持続的な核反応と発電に十分な反応度を発生させるのに十分なだけ引き抜かれる。しかし、この事故では、追加の反応度が原子炉を推定4ミリ秒以内に即発臨界させるのに十分であった。[ 28 ]これは、燃料からの熱がアルミニウム被覆管を浸透し、負の減速材温度とボイドフィードバックを介して炉心のすべての部分で出力増加を完全に停止するのに十分な水を沸騰させるには速すぎた。[ 15 ] [ 28 ]

事故後の分析では、最終的な制御方法（即発臨界状態の消散と持続的な核連鎖反応の終結）は、壊滅的な炉心分解、すなわち、最も急速に大量の熱が発生していた原子炉心部分の破壊的な溶融、蒸発、そしてそれに続く通常爆発による膨張によって行われたと結論付けられました。この炉心の加熱と蒸発のプロセスは、反応を停止させるのに十分な蒸気が発生する前の約7.5ミリ秒で発生したと推定され、蒸気による停止よりも数ミリ秒早まりました。重要な統計データから、炉心が爆発した理由が明らかになります。3MWの出力で設計された原子炉は、瞬間的に約20GWのピーク出力で稼働し、これは安全運転限界の6,000倍を超える電力密度でした。[ 7 ]この臨界事故では4.4×10 18回の核分裂が発生し、[ 7 ]約133メガジュール（TNT火薬32キログラム）のエネルギーが発生したと推定されています。[ 28 ]

パワーエクスカーション後の出来事

近くの国道20号線の放射能汚染を調査中

原子炉上部の熱センサーが、事故発生時刻の午後9時1分（山岳部標準時）、NRTSセキュリティ施設の警報を鳴らした。誤報は同日の午前と午後にも発生していた。6人の消防士（ケン・ディアデン副署長、メル・ヘス中尉、ボブ・アーチャー、カール・ジョンソン、エゴン・ランプレヒト、ジェラルド・スチュアート、ヴァーン・コンロン）からなる対応チームは、また誤報だと思い、9分後に到着した。[ 29 ]彼らは最初、建物からわずかに蒸気が上がっているだけで、−14℃（6°F）の寒い夜には普通のことだったが、何の異常にも気づかなかった。消防士たちはSL-1施設の中にいる人に声をかけることができず、警備員に門を開けてもらった。彼らはスコット エアパックを着用し、支援施設棟（SL-1 602、原子炉建屋に隣接し制御室がある1階建ての建物）に調査のため到着した。

建物は普通に見えたが、誰もいなかった。休憩室には温かいコーヒーのマグカップが3つ置かれ、近くにはジャケットが3着掛けられていた。[ 5 ]彼らは原子炉制御室に入り、放射線警告灯に気づいた。何人かの男たちは原子炉建屋SL-1 603を調査することにした。そこへは制御室近くの連絡通路と階段を通って行くことができる。

彼らがSL-1の原子炉操作階へ階段を上っているとき、手持ちの放射線検出器の測定範囲が最大値を大幅に上回った。そのため、2台目の放射線検出器へ退避する必要が生じた。[ 5 ] 2台目の放射線検出器も、彼らが再び階段を上る際に、 200レントゲン/時（R/hr）の目盛りで最大値に達した。 [ 27 ] 後に、第一対応者たちは、これまで測り知れなかった高放射線場への侵入を何度か試みたが、経験不足と限られた訓練のために混乱に見舞われたと報告している。消防士の訓練で、これほど高放射線場を扱った第一対応者たちはいなかった。しかし、彼らは極度の危険を顧みず、階段を上って原子炉室内を少し覗いた後、退避した。[ 29 ]

午後9時17分、保健物理学者が到着した。彼とモシュバーガー副主任は、空気ボンベとマスク（マスク内には潜在的な汚染物質を強制的に排出する正圧をかけたもの）を装着し、原子炉建屋の階段に近づいた。[ 5 ]階段を上り始めると、検出器は25レントゲン/時を示し、彼らは撤退した。[ 30 ]より高性能の電離箱検出器を見つけ、2人は階段を上りきり、原子炉室内で行方不明の3人の男性を捜した。[ 31 ]彼らのジョーダン・レーダーAG-500メーターは、階段を上る途中で500レントゲン/時を指した。[ 31 ] [ 23 ]彼らは薄暗く濡れた手術室の床に、岩や鋼鉄の破片、ねじれた金属、瓦礫が散乱しているのを目にした。

担架装置。ダグウェイ実験場の特殊化学放射線ユニットに所属する陸軍ボランティアが、クレーンでSL-1原子炉建屋に担架装置を挿入し、原子炉容器の真上の天井に押し付けられた男性（レッグ氏）の遺体を回収する前に訓練を行った。

近隣のアイダホフォールズから、SL-1の主任健康物理学者エド・ヴァラリオとSL-1運用監督者のポール・ダックワースは、午後10時30分頃にSL-1に到着した。2人はエアパックを装着し、急いで管理棟に入り、支援棟を通り抜け、階段を上って原子炉階へと向かった。階段の途中で、ヴァラリオはマッキンリーのうめき声を聞いた。彼ともう一人のオペレーターが床上で死亡しているように見えたため、2人はチェックポイントに戻り、出血しているマッキンリーの救助を要請することにした。[ 31 ]

二人は3人の保健物理学者と合流し、彼らはエアパックを装着して原子炉床へ戻った。エアパックのマスクは曇り、視界が制限されていた。マッキンリーはわずかに動いていたが、彼の体の一部は金属片で覆われており、救助隊は担架で運ぶためにそれらを取り除かなければならなかった。ヴァラリオも行方不明の乗組員を探すために瓦礫を移動させた。バーンズは鋼鉄の弾丸と血で部分的に覆われていた[ 32 ] 。別の男性がバーンズの脈拍を確認し、死亡を告げた[ 32 ]。

3人の隊員が外階段を使ってマッキンリーを運び出そうと試み、そのうち1人はトラックで出迎えに出た。[ 32 ]しかし、マッキンリーを手術室から出口まで運んだ後、非常口のドアを塞ぐ装置を発見した。そのため、救助隊は進路を引き返し、メイン階段を使うことを余儀なくされた。[ 32 ]

マッキンリー号の移動中、2人のスコット・エアパックが凍結し、作動しなくなった。ダックワースは故障のため避難したが、ヴァラリオはマスクを外して汚染された空気を吸い込み、マッキンリー号の避難を完了させた。[ 33 ] [ 31 ]救助には約3分かかった。[ 32 ]

マッキンリー氏の避難は、たちまち大きな放射線問題へと発展した。マッキンリー氏はまずパネルトラックに搬送され、その後救急車の後部に搬送された。[ 16 ] [ 31 ]救急車の後部座席で患者の世話をしていた当直看護師ヘレン・ライゼン氏は、かすかな呼吸音、おそらくは最後の呼吸音を聞いた。しかし、救急車が近くの国道20号線に到着する前に、原子力委員会の医師は看護師を避難させ、救急車に乗り込んだが、脈拍は確認できなかった。医師は午後11時14分に男性の死亡を宣告した。汚染された救急車はマッキンリー氏の遺体を乗せたまま砂漠へと運び出され、数時間放置された。[ 31 ]

午後10時38分、4人の男が原子炉建屋に入り、3人目の男を発見した。[ 16 ] : 105 レッグは、原子炉上部の天井に遮蔽プラグで固定されており、容易に特定できなかったため、最後に発見された。[ 5 ]

その夜、大規模な除染作業が行われた。約30名の救急隊員がシャワーを浴び、過マンガン酸カリウムで手を洗い、着替えた。[ 16 ] [ 31 ]救急車内の遺体はその後、脱衣させられて救急車に戻され、近くの施設に搬送され、保管と検死が行われた。[ 16 ]

1月4日の夜、6人のボランティアが2人1組でSL-1手術室からバーンズの遺体を回収した。遺体は救急車で同じ施設に搬送された。[ 16 ]

4日間の計画を経て、最も汚染度が高かった3体目の遺体が回収された。原子炉室の改修作業は、クレーンに取り付けられた鉛遮蔽箱の中で溶接工によって行われなければならなかった。[ 30 ] 1月9日、10人の作業員からなるチームが2人ずつ交代で作業し、それぞれ65秒以内の曝露を許された。長い棒の先端に鋭いフックを取り付け、レッグの遺体を7号遮蔽プラグから引き抜き、建物の外のクレーンに取り付けられた5×20フィート（1.5×6.1メートル）の担架に下ろした。[ 5 ] [ 23 ] [ 30 ]

マッキンリーのライターのネジから検出された放射性銅64 Cuとバーンズの真鍮製腕時計のバックルから検出された放射性物質は、どちらも原子炉が確かに即発臨界状態に達したことを証明した。 [ 16 ]これは、レッグの結婚指輪から検出された金198 Auなど、他のいくつかの測定値によって確認された。原子炉プラント内の原子力事故線量計と犠牲者の衣服から検出されたウラン粒子も、臨界逸脱の証拠となった。検死では異例の発見だったが、犠牲者の頭部と恥骨から採取された毛髪サンプルが分析され、原子炉の臨界逸脱時の相対的な位置が示唆され、リン 32 の放射能を使って核分裂の回数が推定された。[ 24 ]犠牲者の所持品や毛髪から中性子放射化元素が発見される前は、科学者たちは原子炉は本質的に安全だと信じ、臨界逸脱が起こったことを疑っていた。主要な核分裂生成物であるストロンチウム91もウラン粒子とともに検出された。[ 16 ]原子炉下流の空気サンプル採取でも核分裂生成物が検出された。[ 10 ]これらの発見により、化学爆発が事故の原因であるという初期の推測は否定され、逸脱によって放出されたエネルギーを確定するのに役立った。[ 23 ]

一部の情報源や目撃証言では、犠牲者の名前と位置が混同されている。[ 5 ]アイダホフォールズ：アメリカ初の原子力事故の知られざる物語 の中で、[ 31 ]著者は、救助隊がまだ生存しているのがバーンズであると特定し、レッグの遺体は原子炉シールドの隣で発見され事故翌晩に回収されたものであり、マッキンリーは制御棒によって原子炉真上の天井に突き刺さったと信じていたと述べている。犠牲者の重度の爆傷による誤認はクラレンス・ラッシュボーによる検死で修正されたが、検死は1990年代まで機密扱いだったため、しばらくの間混乱を招いた。[ 31 ] [ 34 ]

1962年にマッキンリーを運び、カーネギー英雄基金からカーネギー英雄賞を受賞した7人の救助隊員は、SL-1健康物理学者のエドワード・ヴァラリオ、SL-1運用監督者のポール・ダックワース、SL-1試験監督者のシドニー・コーエン、SL-1副運用監督者のウィリアム・ラウシュ、当直のAEC現場調査主任のウィリアム・ガミル、健康物理学者のラヴェル・カリスター、健康物理技術者のデロス・リチャーズであった。[ 35 ] [ 36 ]

原因

義務付けられた保守手順の一つとして、9番ロッドを手動で約10cm引き抜き、切断されていた自動制御機構に接続する必要がありました。事故後の計算と9番ロッドの傷の調査から、実際には約51cm引き抜かれていたと推定され、原子炉は即臨界状態となり、水蒸気爆発が引き起こされました。

制御棒の引き抜きについて最も一般的に提唱されている説は、(1)操作員による破壊工作または自殺、(2)他の操作員の妻との不倫による心中、(3) 主制御棒の不注意による引き抜き、(4) 制御棒を意図的に「運動」させようとした（制御棒がシース内でスムーズに移動するようにするため）というものである。[ 5 ] [ 31 ] [ 37 ] [ 38 ]保守記録には技術者が何をしようとしていたかは記載されておらず、事故の真の原因は永遠に解明されないだろう。しかしながら、自殺であった可能性は低いと思われる。[ 39 ]

事故後、同一の重さの模擬制御棒を用いて実験が行われ、1人または2人の作業員が9号ロッドを20インチ引き抜くことが可能であったか、あるいは実現可能であったかが調べられた。実験には、48ポンド（22 kg）[ 3 ]の中央制御棒が引っかかっている状態から1人の作業員が自力でそれを外すという可能性のシミュレーションも含まれており、調査官が最善の説明だと考えたシナリオ、すなわちバーンズが制御棒を壊して誤って引き抜き、3人全員が死亡したというシナリオが再現された。[ 5 ] 9号ロッドが手動で急速に引き抜かれたという説を検証する際、3人の作業員が時間制限付きの試験に参加し、彼らの労力が、発生した核爆発のエネルギーと比較された。[ 16 ]

予備のSL-1制御棒アクチュエータアセンブリを模擬実験に使用し、複数の被験者による手動制御棒引き抜き速度を測定した。装置はSL-1のものと同一であるが、制御棒は重りで模擬されており、総可動荷重はSL-1可動アセンブリの水中における正味重量である84ポンドとなる。[...]被験者に制御棒をできるだけ速く持ち上げるよう指示し、その間に電気タイマーで制御棒の動き開始から所定の引き抜き距離までの経過時間を計測した。計測距離は最大30インチ（約76cm）までであった。

[...]

上記の推論は、5.3 ミリ秒という短い周期を生成するために必要なロッドの引き抜き速度が、人間の能力の限界内であったことを示しています。

— IDO-19300、1961年1月3日のSL-1原子炉事故、中間報告書、1961年5月15日[ 16 ]

SL-1では、制御棒が制御棒チャネル内で引っかかることがありました。制御棒が適切に動作していることを確認するために、数多くの手順が実行されました。各制御棒の落下試験とスクラム試験のほか、通常運転のための定期的な制御棒運動と制御棒引き抜きが行われました。1959年2月から1960年11月18日までの間に、スクラム試験と制御棒落下試験で制御棒が引っかかったケースが40件発生し、故障率は約2.5%でした。1960年11月18日から12月23日までの間には、制御棒の引っ掛かりが劇的に増加し、この期間に23件発生し、故障率は13.0%でした。これらの試験での失敗に加えて、1959年2月から1960年12月の間にさらに21件の制御棒固着事故が発生しました。このうち4件は、運転の最後の月に定期的な制御棒引き抜き中に発生しました。9番棒は、他のどの棒よりも頻繁に運転されたにもかかわらず、最高の運転パフォーマンス記録を保持していました。

制御棒の固着は、位置ずれ、腐食生成物の蓄積、軸受摩耗、クラッチ摩耗、駆動機構シール摩耗に起因するものとされている。試験中に制御棒の固着を引き起こした故障モードの多く（軸受やクラッチ摩耗など）は、制御棒駆動機構の動作にのみ当てはまる。9番棒は中央に位置しているため、固着しやすい1番、3番、5番、7番棒よりも位置が良かった可能性がある。事故後、ログブックや元プラントオペレータに問い合わせ、バーンズが行っていた再組立作業中に制御棒の固着があったかどうかを調べた。あるオペレータはこれを約300回、別のオペレータは250回行っていたが、この手順中に手動で持ち上げられたときに制御棒が固着したことを感じたことはなかった。[ 16 ]さらに、手動での再接続中に制御棒の固着を報告した者はいなかった。

1961年6月の議会公聴会で、SL-1プロジェクト・マネージャーのWB・オルレッドは、CEIがSL-1プラントの運転を「24時間体制」で監視していなかったのは、原子力委員会（AEC）が「予算上の理由」でこの案を却下したためだと認めた。[ 10 ]オルレッドはまた、1960年11月16日から12月23日の最終停止までの間、制御棒の固着が増加した件についても厳しく追及された。この増加について、オルレッドは「著しい増加を完全には認識していなかった」と述べ、「これほど急激な増加が起こったとは認識していなかった」と付け加えた。[ 10 ]固着問題について誰に報告したのかと問われると、オルレッドはSL-1運転監督者のポール・ダックワースが報告すべきだったが、報告しなかったと述べた。追及されると、オルレッドは、もし制御棒の固着が増加したことを知っていたら、「より詳細な調査のためにプラントを停止していただろう」と答えた。[ 10 ]

機械的および物質的証拠と核および化学的証拠を合わせると、中央制御棒が非常に急速に引き抜かれたと科学者たちは信じるに至った。…科学者たちは[SL-1の元オペレーター]に質問した。「中央制御棒が引き抜かれたら原子炉が臨界状態になることをご存知でしたか？」答えは「もちろんです！もしレーダー基地にいて、ロシア軍が来たらどうするか、よく話していました。引き抜くでしょう。」

— スーザン・M・ステイシー『原理の証明』2000年[ 23 ]

結果

この事故により、SL-1の設計は放棄され、将来の原子炉は制御棒1本を引き抜いたとしても大きな過剰反応度を生じない設計となりました。これは現在「1本棒固着」基準として知られており、最も反応度の高い制御棒が完全に引き抜かれた状態でも完全な停止能力が求められます。原子炉の運転に必要な文書と手順は大幅に拡張され、はるかに正式なものとなりました。以前は2ページだった手順書は数百ページにまで膨れ上がりました。放射線測定器は、緊急対応活動のためにより広い範囲を測定できるように変更されました。

SL-1の炉心中心部の一部は一時的に蒸発していたものの、回収されたコリウムはごくわずかでした。燃料板には壊滅的な破壊の痕跡が見られ、空洞が残っていましたが、「目に見えるほどの量の艶出し溶融物質は回収も観察もされていません」。さらに、「溶融物質が板の間から流出した証拠はありません」。溶融物質の量が少なかったのは、炉心の急速な冷却が原因だと考えられています。コリウムが原子炉容器の底部に到達したり、貫通したりするには、発生した熱が不十分でした。

SL-1原子炉建屋には放射能の大半が閉じ込められていたが、数日間のモニタリング中に、風下のプラント建屋のヨウ素131濃度は背景濃度の50倍に達した。例えば、支援施設建屋の放射線調査では、ホールの汚染は高かったが、オフィスの汚染は軽度であった。事故前の放射線被曝限度は、人命を救う場合は100レントゲン、貴重な財産を守る場合は25レントゲンであった。事故対応中に、22人が全身に3～27レントゲンの放射線を浴びた。[ 40 ]放射性廃棄物の除去と3体の遺体の処分により、最終的に790人が有害なレベルの放射線に被曝した。[ 41 ] 1962年3月、原子力委員会は対応に参加した32人に英雄的行為の証明書を授与した。

手順の評価のための一時停止の後、陸軍は原子炉の使用を継続し、移動式低出力原子炉（ML-1）を運用した。ML-1は1963年2月28日にフルパワー運転を開始し、記録上最小の原子力発電所となった。この設計は最終的に腐食問題の発生により放棄された。試験では原子力発電の方が総費用が低いことが示されていたものの、ベトナム戦争による財政的圧力から陸軍は初期費用の削減を優先し、1965年に原子炉開発計画を中止した。ただし、既存の原子炉（ MH-1Aは1977年まで稼働を継続した）は引き続き運用された。

マッキンリーはアーリントン国立墓地に、鉛で裏打ちされた二重棺に納められ、コンクリートで覆われ、金属製の納骨堂に囲まれて埋葬された。ファイルに残された注意書きには、遺体を移動させてはならないという警告が記されていた。[ 42 ]

掃除

ゼネラル・エレクトリック社は、SL-1計画地の原子炉容器の撤去と汚染された建物の解体・浄化を請け負った。[ 15 ] 1961年から1962年にかけて、汚染された残骸の大部分が撤去され、埋め立てられた。[ 15 ]大規模な浄化作業には、原子炉容器を近隣の「ホットショップ」に輸送し、徹底的な分析を行うことも含まれていた。[ 15 ]重要性の低いその他の物品は、処分されるか、様々な浄化作業のために除染現場に輸送された。SL-1計画地の浄化には、米軍と原子力委員会のボランティアを含む約475人が参加した。[ 15 ]

復旧作業には、手術室の床から放射性瓦礫を撤去することも含まれていた。原子炉容器とその真上のファン室の周囲は放射線量が極めて高かったため、原子炉容器の回収は困難を極めた。回収チームは、遠隔操作装置、クレーン、ブームトラック、安全対策を開発し、テストする必要があった。放射線調査と写真分析を使用して、最初に建物から除去する必要があるアイテムを決定した。[ 15 ]数人の男性が手動で操作する強力な掃除機で、大量の瓦礫が収集された。[ 15 ]手術床の上にある手動の天井クレーンを使用して、最大 19,600 ポンド (8,900 kg) の多数の重量物を移動し、屋外の地面に投棄した。[ 15 ]最大 400 R/時のホットスポットが発見され、作業エリアから除去された。

手術室の床は比較的清潔で放射線照射野も管理しやすい状態であったため、手動の天井クレーンを用いて原子炉容器の試験的な吊り上げが行われた。[ 15 ]クレーンにはダイヤル式の荷重計が取り付けられており、容器は数インチ持ち上げられた。試験は成功し、推定23,000ポンド（10,000 kg）の容器と不明な量の残骸を合わせると、約26,000ポンド（12,000 kg）の重量になった。原子炉容器上部の建屋構造物の大部分を撤去した後、60トンのマニトワック・モデル3900クレーンで原子炉容器を建屋から吊り上げ、ローボーイ60トントレーラーに連結されたトラクタートレーラーに連結された待機中の輸送キャスクに積み込んだ。[ 15 ]計画道路から45本の電力線、電話線、支線を持ち上げたり撤去したりした後、トラクタートレーラーは多数の監視員と監督者を伴い、約10mph（16km/h）でANPホットショップ（元々は航空機原子力推進プログラムに関連していた）まで進みました。ANPホットショップはNRTSの遠隔地にあり、テストエリアノースとして知られています。約35マイル（56km）離れています。[ 15 ]

原子炉の当初の敷地から北東約1,600フィート（500メートル）の地点に埋設地が建設され、1961年5月21日に開設された。[ 13 ]廃棄物の埋設により、SL-1から放射性廃棄物管理施設まで公道16マイル（26キロメートル）にわたって汚染された瓦礫を輸送することで生じるはずだった一般市民や現場作業員への放射線被曝を最小限に抑えることができた。当初の敷地の浄化作業には約24ヶ月を要した。原子炉建屋全体、近隣の建物からの汚染物質、そして浄化作業中に汚染された土砂利が埋設地内に埋設された。埋設物の大部分は土砂利で構成されている。[ 43 ] [ 44 ]

2003年に敷石で覆われたSL-1埋葬地

回収された原子炉心の一部、燃料および事故調査に重要な原子炉のその他の部品は、調査のためにANPホットショップに運ばれました。事故調査が完了した後、原子炉燃料は再処理のためにアイダホ化学処理工場に送られました。燃料を除いた原子炉心は、調査のためにホットショップに送られたその他の部品とともに、最終的に放射性廃棄物管理施設に処分されました。[ 43 ]

SL-1の残骸は、元の場所（アトミック・シティの北約5マイル）から北東約500メートル（1,600フィート）の43°31′18″N 112°49′05″Wに埋められました。 [ 45 ]埋葬地は3つの掘削跡から成り、合計99,000立方フィート（2,800 m 3）の汚染物質が堆積されました。掘削跡は、使用された機材の許す限り玄武岩にできるだけ近いところで掘られ、深さは8～14フィート（2.4～4.3メートル）に及びました。各掘削跡の上には少なくとも2フィート（0.61メートル）の清潔な埋め戻しが行われました。 1962年9月の清掃活動の完了時に、発掘現場の上に浅い土盛りが行われた。この遺跡と古墳は、米国環境保護庁スーパーファンド運用ユニット5-05として総称されている。[ 43 ] [ 46 ] / 北緯43.52167度、西経112.81806度 / 43.52167; -112.81806

SL-1事故以降、埋葬地とその周辺地域の表面における放射線調査と浄化作業が数多く実施されてきました。 1974年、1982年、1990年、1993年には、EG&Gラスベガス社による航空調査が実施されました。放射線環境科学研究所は、1973年から1987年までは3～4年ごと、1987年から1994年までは毎年、ガンマ線調査を実施しました。1985年と1993年には、現場における粒子採取が行われました。調査結果から、セシウム137とその子孫核種（崩壊生成物）が表土の主な汚染物質であることが示されました。1994年6月に行われた表土調査では、埋葬地内に0.1～50ミリレントゲン（mR）/時の放射能を示す「ホットスポット」と呼ばれる高放射能地域が発見されました。 1994年11月17日、SL-1墓地の地表から2.5フィート（0.76メートル）の高さで測定された最高放射線量は0.5ミリラジウム/時でした。地域背景放射線量は0.2ミリラジウム/時でした。1995年のEPA（環境保護庁）による評価では、墓地に覆いを設けることが勧告されました。SL-1墓地の主な対策は、主に天然素材で作られた人工バリアで覆い、封じ込めることでした。[ 43 ]この対策は2000年に完了し、2003年にEPAによる最初の審査を受けました。[ 46 ]

映画と本

原子力委員会が制作した映画のアニメーション。インターネット アーカイブから入手できます。

アメリカ政府は1960年代に内部使用のために事故に関する映画を制作した。このビデオはその後公開され、インターネットアーカイブ[ 47 ]とYouTubeで視聴できる。SL -1は1983年にダイアン・オールとC・ラリー・ロバーツが脚本と監督を務めた原子炉爆発に関する映画のタイトルである。 [ 41 ]映画では科学者へのインタビュー、アーカイブフィルム、当時の映像、スローモーションシーケンスが使用されている。[ 48 ] [ 49 ]この事故の出来事は、アイダホフォールズ：アメリカ初の原子力事故の知られざる物語（2003年）[ 31 ]とアイダホ国立工学環境研究所の歴史（1949～1999年）（2000年）の2章の主題でもある。 [ 50 ]

1975年、ジョン・G・フラーによる反核書籍『We Almost Lost Detroit』が出版され、アイダホフォールズ事故に言及している箇所がある。「Prompt Critical」は、2012年にYouTubeで視聴可能な短編映画のタイトルで、ジェームズ・ローレンス・シカードが脚本・監督を務め、SL-1事故をめぐる出来事をドラマ化した作品である。[ 51 ]この事故に関するドキュメンタリーはヒストリーチャンネルで放送された。[ 52 ]

SL-1原子炉の破損した炉心を描いたエンジニアリングオフィス向けの安全ポスター。[ 53 ]

もう一人の作家、トッド・タッカーは事故を研究し、米軍各部隊の原子炉計画の歴史的側面を詳述した著書を出版した。タッカーは情報公開法を利用して、犠牲者の検死報告書を含む報告書を入手し、各人がどのように死亡し、体の一部がどのように切断され、分析され、放射性廃棄物として埋葬されたかを詳細に記述した。[ 5 ]検死は、セシル・ケリー臨界事故後の研究で知られる病理学者によって行われた。タッカーは検死の理由と、犠牲者の体の一部が切断された理由を説明している。体の一部は接触すると毎時1,500レドモンドを放出した。SL-1事故で現場にいた軍のオペレーター3人全員が死亡したため、タッカーはこれを「米国史上最悪の原子炉事故」と呼んでいる。[ 54 ]

参照

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