Kernenergie
Een paar kernrampen
SL-1
Eén van de minder bekende nucleaire rampen is die van de SL-1 (Stationary Low Power Reactor-1), een testreactor in de woestijn van de Verenigde Staten.
-

-

Eerste afbeelding: het reactorgebouw met testapparatuur. De reactor heeft bovenaan een geforceerde luchtkoeling.

De reactor was ontworpen in de jaren 1950 (in het midden van de koude oorlog) als militaire generator voor gebruik in weinig bevolkte streken zoals de noordpool. De centrale moest aangeleverd kunnen worden in containers, om snel ter plaatse gemonteerd te worden. De electriciteitscentrale moest stroom leveren aan de radarinstallaties die het luchtruim controleren en alarm slaan als de russen kernraketten zouden lanceren.

Omdat de reactor klein moest zijn en lang moest werken op één enkele lading, werd er gewerkt met sterk verrijkt uranium (93%), zefs de reactoren aan boord van onderzeeërs gebruikten slechts een uraniumconcentratie van 20%. Enkel U235 is splijtbaar, de andere isotopen nemen niet deel aan de kernreactie.

Tweede afbeelding, de kernreactor is in het midden van het cilyndervormig gebouw, gravel dient als afscherming als de reactor in werking is. Er is ook een afscherming boven de reactor. De turbine en alternator staan in hetzelfde gebouw. De condenser heeft luchtkoeling, dit was voldoende met het relatief laag vermogen van de centrale. Er waren sleuven om brandstofstaven buiten de reactor te kunnen bewaren.

De reactor was van het type BWR (kokendwater reactor) zodat de warmtewisselaar en de pressuriser vermeden konden worden, er is maar één watercircuit. De reactor leverde een vermogen van 3MW (thermisch) en dreef een generator van 200kW aan. 400kW warmte kon gebruikt worden om de gebouwen te warmen.

Gedemineralisserd water werd als moderator gebruikt en de vermogensregeling gebeurde met controlestaven. Een nadeel van reactoren met geconcentreerd kernmateriaal is dat ze moeilijker gecontroleerd kunnen worden. Een kleine verplaatsing van de controlestaven is reeds voldoende om de kettingreactie ongecontroleerd te laten escaleren. Het verschil tussen een veilige stand om de kernreactie te onderhouden en een kritische stand is klein.

Bij een kerncentrale wordt de reactor ingesteld om niet-kritisch te werken (te weinig primaire neutronen om de kernreactie te onderhouden), maar rekent men op de secundaire neutronen om de kettingreactie te onderhouden. De reactor wordt ingesteld op 97% primaire neutronen en 3% secundaire neutronen. De vertraagde neutronen ontstaan uit secundaire kernsplijtingen van afbraakmateriaal en zijn zeer belangrijk om de reactor onder controle te houden. De secundaire kernsplijtingen produceren neutronen na ongeveer 10 seconden, waardoor men tijd heeft om de reactor te controleren. De halveringstijd van de afbraakstoffen gaat van enkele milliseconden tot meerdere uren, zodat de vermogensopbouw door middel van secundaire neutronen traag gebeurt.

Derde afbeelding: de kernreactor zelf. De kleine reactor heeft maar een beperkt aantal controlestaven, waardoor de invloed van één staaf zeer groot kan zijn. Het reactorvat is maar half met water gevuld. Bij de kernramp ging het water in een paar milliseconden aan het koken en het water boven de brandstofstaven werd naar boven geduwd tegen de bovenplaat die ogenblikkelijk bezweek. Bij recentere ontwerpen zal de reactor volledig met water gevuld worden met een aparte 'kookruimte' waar stoom geproduceerd wordt.

Bij onderhoudswerkzaamheden werd de centrale controlestaaf te ver uit de reactor getrokken, waardoor de kettingreactie ongecontroleerd gebeurde (promp critical). In 4 milliseconden bereikte de reactor een vermogen van 20GW, bijna duizend keer zoveel als het normaal vermogen. Het water ging aan de kook en er ontstond een watergolf in de reactor die de bovenplaat van de reactor wegduwde. Na 4 seconden was al het water verdampt en stopte de kettingreactie bij gebrek aan moderator. Ondertussen waren de brandstofstaven vervormd door de warmte. Het drukvat was beschadigd, maar het gebouw hield stand. Radioaktief materiaal kwam naar buiten via de ventilatie.

In die tijd waren de veiligheidmaatregelen niet zo streng als nu, en men onderschatte de gevaren van kernenergie. Een testreactor werd zelf moedwillig de vernieling in gestuurd (prompt critical) om na te gaan wat er allemaal gebeurde bij zo'n kernramp.

Bij de volgende ontwerpen werden de reactoren zodanig ontworpen dat een reactie niet overkritisch zou worden als een controlestaaf uit de reactor zou getrokken worden.

De kernramp had weinig gevolgen voor de omgeving wegens de kleine hoeveelheid kernbrandstof. De reactor was ook in een woestijn gelegen in het noord-oosten van de Verenigde Staten, waardoor de radioactieve deeltjes konden neerslaan zonder effekt op de bevolking (want er was er geen). We waren toen midden in de koude oorlog, en er werd weinig in de pers gemeld over militaire rampen.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-