El reactor B en el sitio de Hanford , cerca de Richland, Washington , fue el primer reactor nuclear a gran escala jamás construido. El proyecto fue una parte clave del Proyecto Manhattan , el programa de desarrollo de armas nucleares de los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial . Su propósito era convertir el metal de uranio natural (no enriquecido isotópicamente) en plutonio-239 por activación neutrónica , ya que el plutonio es más simple de separar químicamente de los conjuntos de combustible gastado, para su uso en armas nucleares, que enriquecer isotópicamente el uranio en material apto para armas. El reactor B se alimentaba con uranio natural metálico , moderado con grafito y refrigerado por agua. Ha sido designado Monumento Histórico Nacional de los EE. UU. desde el 19 de agosto de 2008 [3] [4] y en julio de 2011 el Servicio de Parques Nacionales recomendó que el Reactor B se incluyera en el Parque Histórico Nacional del Proyecto Manhattan en conmemoración del Proyecto Manhattan. [5] Los visitantes pueden realizar una visita guiada al reactor con reserva previa. [6]
El reactor fue diseñado y construido por EI du Pont de Nemours and Company basándose en diseños experimentales probados por Enrico Fermi en la Universidad de Chicago y en pruebas del reactor de grafito X-10 del Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Fue diseñado para funcionar a 250 megavatios (térmicos) .
El propósito del reactor era producir plutonio a partir del uranio metálico natural. Enriquecer 235 U fisionable a partir de 238 U, el isótopo natural dominante, era extremadamente complejo; la química distintiva del plutonio hacía que la separación fuera trivial en comparación. Por ejemplo, la planta de enriquecimiento de uranio Y12 en Tennessee requería 14.700 toneladas de plata prestadas por el Departamento del Tesoro para los bobinados de sus calutrones , empleaba a 22.000 personas y consumía más energía eléctrica que la mayoría de los estados . El reactor B, por otro lado, necesitaba solo unas pocas docenas de empleados y muchos menos materiales exóticos requeridos en cantidades mucho menores. El material especial más importante necesario eran las 1.200 toneladas de grafito purificado para la moderación de neutrones , y solo la electricidad suficiente para hacer funcionar las bombas de refrigeración. [7] [8]
El reactor tiene una superficie de 14 por 12 m (unos 163 m2 ) y una altura de 12 m, lo que da un volumen de 2020 m3 . El núcleo del reactor en sí consiste en una caja de grafito de 11 m de alto que mide 8,5 por 11,0 m y ocupa un volumen de 1027,6 m3 y pesa 1100 t. Está atravesado horizontalmente en toda su longitud por 2004 tubos de aluminio que contienen combustible y verticalmente por canales que albergan las barras de control . [4]
El núcleo está rodeado por un escudo térmico de hierro fundido de 20 a 25 cm de espesor y un peso de 910 t. La parte superior y los lados del escudo térmico están cubiertos por placas de acero y masonita , formando un escudo biológico de protección contra la radiación . La parte inferior del escudo térmico está sostenida por una losa de hormigón de 7 m de espesor rematada por bloques de hierro fundido. En base al éxito de la primera pila atómica , se seleccionó el grafito para moderar la reacción nuclear . Esta reacción fue alimentada por 180 t de lingotes de uranio metálico de aproximadamente 25 mm de diámetro y 70 mm de largo (aproximadamente tan grandes como un rollo de monedas de veinticinco centavos [4] ), sellados en latas de aluminio y cargados en los tubos de aluminio. [4]
El reactor se enfriaba con agua . Su refrigerante se bombeaba desde el tramo Hanford del río Columbia , a través de los tubos de aluminio y alrededor de los depósitos de uranio a una velocidad de 75.000 galones estadounidenses (280.000 l) por minuto. El agua se descargaba en cuencas de sedimentación . El agua se retenía en las cuencas para permitir la descomposición de los residuos radiactivos de vida corta , la sedimentación de las partículas recogidas del reactor y para que el agua se enfriara a 11 °F de la temperatura del río. Luego se descargaba de nuevo en el río Columbia. [9]
El reactor B tuvo su primera reacción nuclear en cadena en septiembre de 1944, el reactor D en diciembre de 1944 y el reactor F en febrero de 1945. La operación inicial se detuvo por un problema identificado como la absorción de neutrones por el producto de fisión Xe-135 , identificado por primera vez en un artículo de investigación de Chien-Shiung Wu que se compartió con Fermi. [10] Se superó aumentando la cantidad de uranio cargado. El reactor produjo plutonio-239 irradiando uranio-238 con neutrones generados por la reacción nuclear. Fue uno de los tres reactores, junto con los reactores D y F, construidos a unas seis millas (10 km) de distancia en la orilla sur del río Columbia. Cada reactor tenía sus propias instalaciones auxiliares que incluían una sala de bombas fluviales, grandes cuencas de almacenamiento y sedimentación, una planta de filtración, grandes bombas impulsadas por motor para suministrar agua a la cara de la pila e instalaciones para enfriamiento de emergencia en caso de un corte de energía. [4]
La parada de emergencia del reactor, conocida como SCRAM , se lograba insertando rápidamente y por completo las barras de seguridad verticales o, como método de respaldo, inyectando agua borada en el reactor. En enero de 1952, el sistema de agua borada fue reemplazado por un sistema "Ball-3X" que inyectaba bolas de acero con alto contenido de boro y niquelado en los canales ocupados por las barras de seguridad verticales. [4]
El plutonio para la bomba nuclear utilizada en la prueba Trinity en Nuevo México y la bomba Fat Man lanzada sobre Nagasaki, Japón , se creó en el reactor B. El reactor B funcionó durante dos décadas y se le unieron otros reactores construidos posteriormente. Se cerró definitivamente en febrero de 1968. [4] [11]
El Departamento de Energía de los Estados Unidos administra el sitio desde 1977 [12] [13] y ofrece visitas públicas en fechas fijas durante la primavera, el verano y el otoño del año, así como visitas especiales para funcionarios visitantes. [6] [14]
En 2014, [actualizar]seis de los nueve reactores de producción de Hanford se consideraban en estado de "almacenamiento seguro provisional" y dos más iban a recibir un tratamiento similar. La excepción fue el reactor B, al que se le dio un estatus especial por su importancia histórica. [15]
En un proceso llamado encapsulamiento o sepultura , los edificios del reactor se derriban hasta el escudo de hormigón de 1,2 m de espesor que rodea el núcleo del reactor . Se sellan todas las aberturas y se construye un nuevo techo. [16] La mayoría de los edificios auxiliares de los tres primeros reactores también han sido demolidos. El reactor C se puso en funcionamiento en 1952 y se cerró en 1969. [17] Se protegió a partir de 1998. [18] El reactor D funcionó desde 1944 hasta junio de 1967, y se protegió en 2004. El reactor DR entró en funcionamiento en octubre de 1950, [19] y se cerró en 1964. Se protegió en 2002. [20] El reactor F se cerró en junio de 1965 y se protegió en 2003. [21] El reactor H entró en funcionamiento en octubre de 1949 y se cerró en abril de 1965. Se protegió en 2005. [22] El aislamiento del reactor N , que funcionó desde 1963 hasta 1987, se completó el 14 de junio de 2012. [23] El reactor fuera de servicio Los reactores son inspeccionados cada cinco años por el Departamento de Energía. [18]
Los reactores K East y K West se construyeron en la década de 1950 y entraron en funcionamiento en 1955. Se cerraron en 1970 y 1971, pero se reutilizaron temporalmente para almacenamiento más tarde. [24] Los planes preliminares para la estabilización provisional de los reactores K East y K West estaban en marcha el 30 de enero de 2018. [16]
El reactor B fue agregado al Registro Nacional de Lugares Históricos (#92000245) el 3 de abril de 1992. Se emitió un Registro de Decisión (ROD) en 1999, y un Memorando de Acción de la EPA en 2001 autorizó la mitigación de riesgos en el reactor con la intención de permitir visitas públicas al reactor. [25] Fue nombrado Monumento Histórico Nacional el 19 de agosto de 2008. [3] [4]
En diciembre de 2014, la aprobación de la Ley de Autorización de Defensa Nacional de 2015 (NDAA) hizo que el reactor B fuera parte del Parque Histórico Nacional del Proyecto Manhattan , que también incluye sitios históricos en Oak Ridge, Tennessee y Los Álamos, Nuevo México . [26] [27] El parque se estableció formalmente mediante un Memorando de Acuerdo el 10 de noviembre de 2015, que fue firmado por el Servicio de Parques Nacionales y el Departamento de Energía . El desarrollo del museo en Hanford puede incluir el reactor B, el almacén de Bruggemann, la escuela secundaria de Hanford, la sala de bombas y el banco White Bluffs. [28]
La construcción comenzó el 7 de junio de 1943...
Finalizado en septiembre de 1944...
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