تجارب البوراكس

كانت تجارب البوراكس سلسلة من تجارب السلامة على مفاعلات الماء المغلي النووية ، أجراها مختبر أرغون الوطني في خمسينيات وستينيات القرن العشرين في محطة اختبار المفاعلات الوطنية في شرق ولاية أيداهو . ^{[ 1 ]} وقد أُجريت هذه التجارب باستخدام مفاعلات البوراكس الخمسة التي صممها وبناها مختبر أرغون. ^{[ 2 ]} وكان مفاعل البوراكس-3 أول مفاعل نووي يزود الشبكة الكهربائية في الولايات المتحدة بالطاقة الكهربائية عام 1955.

بدأت هذه السلسلة من الاختبارات عام 1952 ببناء مفاعل بوراكس-1 النووي . ^{[ 4 ] [ 3 ]} أثبتت تجربة بوراكس-1 أن المفاعل الذي يستخدم الغليان المباشر للماء في قلب المفاعل يمكن أن يكون مستقرًا، لأن تكوّن الفقاعات يُحدث معامل فراغ سالبًا . ^{[ 5 ]} لاحقًا، استُخدم المفاعل لاختبارات تجاوز القدرة ، والتي أظهرت أن التحويل السريع للماء إلى بخار من شأنه أن يتحكم في التفاعل بأمان . أما الاختبار النهائي، الذي كان متعمدًا في إحداث أضرار جسيمة، والذي أُجري عام 1954، فقد أسفر عن تجاوز كبير غير متوقع في القدرة، حيث "بدلًا من انصهار عدد قليل من صفائح الوقود، أدى الاختبار إلى انصهار جزء كبير من قلب المفاعل بأكمله". ساعدت البيانات المستقاة من انصهار قلب المفاعل هذا ، وانطلاق الوقود النووي ونواتج الانشطار النووي، في تحسين النماذج الرياضية. أثبتت هذه الاختبارات مبادئ السلامة الأساسية لتصميم مفاعلات الطاقة النووية الحديثة. بلغت القدرة التصميمية لمفاعل بوراكس-1 1.4 ميغاواط حراري. كان تصميم BORAX-I بمثابة مقدمة لمصنع SL-1 ، الذي بدأ عملياته في مكان قريب في عام 1958. وقد ساعدت المبادئ التي تم اكتشافها في تجارب BORAX-I العلماء على فهم الانصهار المميت في SL-1 في عام 1961.

تم بناء مفاعل بوراكس-2 في عام 1954، وكان إنتاجه التصميمي 6 ميغاواط حراري. وفي مارس 1955، تم تدمير مفاعل بوراكس-2 عمداً عن طريق جعله في حالة "حرجة فورية".

أضاف مفاعل بوركس-3 توربينًا إلى تصميم بوركس-2، مُثبتًا أن تلوث التوربين لن يُمثل مشكلة. وتم ربطه بشبكة الكهرباء المحلية لمدة ساعة تقريبًا في 17 يوليو 1955. ^{[ 6 ]} ووفر بوركس-3 طاقة قدرها 2000  كيلوواط لتزويد مدينة أركو القريبة في ولاية أيداهو (500  كيلوواط)، ومنشأة اختبار بوركس (500  كيلوواط)، كما ساهم جزئيًا في تزويد محطة اختبار المفاعلات الوطنية (التي أصبحت بعد عام 2004 تُعرف باسم مختبر أيداهو الوطني ) بالطاقة (1000  كيلوواط). وبذلك، أصبحت أركو أول مدينة تعتمد كليًا على الطاقة النووية. واستمر استخدام المفاعل لإجراء الاختبارات حتى عام 1956.

استكشفت تجربة بوركس-4، التي بُنيت عام 1956، دورة وقود الثوريوم ووقود اليورانيوم-233 بقدرة 20 ميغاواط حراري. استخدمت هذه التجربة ألواح وقود مُصممة خصيصًا لتكون مليئة بالعيوب، وذلك لدراسة تشغيل المحطة على المدى الطويل بألواح وقود تالفة. وقد أُطلقت غازات مشعة في الغلاف الجوي.

واصل مشروع BORAX-V العمل على تصميمات مفاعلات الماء المغلي، بما في ذلك استخدام جهاز التسخين الفائق . وقد عمل من عام 1962 إلى عام 1964.

ملخص الاختبار:

أُجري الاختبار بسحب أربعة من قضبان التحكم الخمسة مسافة كافية لجعل المفاعل في حالة حرجة عند مستوى طاقة منخفض للغاية. ثم أُطلق القضيب الخامس من قلب المفاعل بواسطة نابض. في هذا الاختبار، قُذف القضيب في غضون 0.2 ثانية تقريبًا. بعد قذف قضيب التحكم، وقع انفجار في المفاعل أدى إلى اقتلاع آلية التحكم وتدمير قلب المفاعل. على بُعد نصف ميل، ارتفع مستوى الإشعاع إلى 25 ملي مراد/ساعة. تم إجلاء الأفراد لمدة 30 دقيقة تقريبًا. ^{[ 7 ]}

تسبب تدمير مفاعل بوراكس-1 في انتشار الملوثات جوًا نتيجةً للتجربة الأخيرة للمفاعل، واحتمالية تلوث الطبقة السطحية من التربة بعمق 30 سم تقريبًا على مساحة تقارب 670 سم في المنطقة المحيطة. ^{[ 8 ]} تطلب الموقع تنظيفًا شاملًا قبل استخدامه في التجارب اللاحقة. غُطيت مساحة 7800 متر مربع (84000  قدم ^مربع ) بطبقة من الحصى بسمك 15 سم عام 1954، لكن الأعشاب والشجيرات وغيرها من النباتات أعادت زراعة المنطقة منذ ذلك الحين. دُفنت مخلفات مفاعل بوراكس-1 على بُعد حوالي 830 مترًا (2730 قدمًا) شمال غرب مفاعل التوليد التجريبي-1 ، وهو معلم وطني مفتوح للجمهور. منذ عام 1987، صنّفت وكالة حماية البيئة الأمريكية موقع الدفن كوحدة تشغيلية 6-01 ضمن برنامج سوبرفند ، وهو أحد موقعين من هذا النوع (إلى جانب SL-1 ) في مختبر أيداهو الوطني . في عام ١٩٩٥، أمرت وكالة حماية البيئة الأمريكية بأن يكون الحل الأساسي لموقع الدفن هو: "الاحتواء عن طريق تغطيته بحاجز هندسي مصنوع أساسًا من مواد محلية". ^{[ ٨ ]} من المتوقع ألا يزيد خطر الإصابة بالسرطان في الموقع عن ٢ من كل ١٠٠٠٠ حالة عند استخدامه سكنيًا على المدى الطويل بعد ٣٢٠ عامًا، مع عدم وجود زيادة ملحوظة بعد ذلك. يتجاهل حساب المخاطر هذا الحماية التي توفرها التربة، والتي كانت عند صدور قرار وكالة حماية البيئة قد خفضت التعرض إلى مستوى قريب من المستوى الطبيعي، ويعتمد على افتراضات نمذجة متشائمة للغاية تزيد بشكل كبير من المخاطر المتوقعة، وذلك للتركيز عمدًا على الجانب ذي التأثير المرتفع بدلًا من الجانب ذي التأثير المنخفض. ^{[ ٨ ]} 

• SL-1 ، العرض التوضيحي الوحيد لمبادئ BORAX-I أثناء حادث نووي حقيقي
• المفاعل التجريبي الأول لتوليد الطاقة الكهربائية

ملحوظات

فهرس

• هارولدسن، راي (2008). "قصة مفاعل بوراكس النووي وانصهار EBR-I" (ملف PDF) . مختبر أرغون الوطني.

• الوسائط المتعلقة بتجارب البوراكس على ويكيميديا ​​كومنز
• وصف مفاعل BORAX-I في موقع مختبر أرغون الوطني .
• وصف مفاعل BORAX-II على موقع مختبر أرغون الوطني على الإنترنت.
• وصف مفاعل BORAX-III على موقع مختبر أرغون الوطني على الإنترنت.
• وصف مفاعل BORAX-IV على موقع مختبر أرغون الوطني على الإنترنت.
• وصف مفاعل BORAX-V على موقع مختبر أرغون الوطني على الإنترنت.
• ملخصات تجارب البوراكس في الملحق ب من تاريخ مختبر أيداهو الوطني بعنوان "إثبات المبدأ" .
• البوراكس – تجربة السلامة على مفاعل الماء المغلي على يوتيوب

43°31′05″ شمالاً 113°00′34″ غرباً / 43.51798° شمالاً 113.00946° غرباً / 43.51798; -113.00946