Уиндскейл

Уиндскейл (англ. Windscale) — комплекс ядерных реакторов и радиохимических заводов на северо-западе Англии, в графстве Камбрия, на побережье Ирландского моря. Введён в эксплуатацию в 1950-х годах для наработки оружейного плутония в рамках британской ядерной программы. В 1957 году стал местом крупнейшей в истории Великобритании радиационной аварии (пожар на реакторе Уиндскейл). Впоследствии переименован в Селлафилд (Sellafield) и переориентирован на переработку отработавшего ядерного топлива. В настоящее время является объектом вывода из эксплуатации и очистки территорий.

История

Предпосылки создания

После Второй мировой войны Великобритания стремилась создать собственное ядерное оружие, чтобы сохранить статус великой державы. В 1946 году США приняли Закон об атомной энергии (McMahon Act), который запрещал передачу ядерных технологий другим странам, включая Великобританию. Это вынудило британское правительство разрабатывать независимую ядерную программу. В 1947 году было принято решение о строительстве заводов по обогащению урана и производству плутония.

Строительство и первые реакторы

В 1947 году для размещения ядерного комплекса был выбран участок на побережье Камбрии, вблизи деревни Селлафилд. Место обладало рядом преимуществ: удалённость от крупных городов, наличие водных ресурсов для охлаждения и доступ к морскому транспорту. Строительство началось в 1948 году. Первый реактор — Уиндскейл-1 (Windscale Pile 1) — был запущен в 1950 году, второй — Уиндскейл-2 — в 1951 году. Оба реактора относились к типу газоохлаждаемых реакторов с графитовым замедлителем (Magnox). Они использовали природный уран в качестве топлива и охлаждались воздухом, который после прохождения через активную зону выбрасывался в атмосферу через высокие трубы.

Авария 1957 года

Основная статья: Пожар на реакторе Уиндскейл

7 октября 1957 года на реакторе Уиндскейл-1 произошёл пожар в активной зоне. Причиной стало нарушение режима охлаждения в ходе планового отжига графита — процедуры, предназначенной для снятия накопленной энергии Вигнера (деформации графита под воздействием нейтронного облучения). В результате перегрева графит воспламенился, и пожар продолжался в течение трёх дней. Огонь удалось потушить только к 10 октября, используя воду и углекислый газ. В ходе аварии в атмосферу было выброшено значительное количество радиоактивных изотопов, в основном йода-131, цезия-137 и полония-210. Радиоактивное облако распространилось над большей частью Англии и достигло континентальной Европы. Официально авария была классифицирована как 5-й уровень по Международной шкале ядерных событий (INES) — «авария с широкими последствиями». В результате аварии реактор Уиндскейл-1 был навсегда остановлен. Уиндскейл-2 проработал до 1958 года и также был закрыт.

Переименование и перепрофилирование

После аварии репутация названия «Уиндскейл» стала крайне негативной. В 1981 году весь комплекс был официально переименован в Селлафилд (по названию близлежащей деревни). В 1960-х годах на площадке начали работу новые реакторы — Magnox (Колдер-Холл, запущен в 1956 году, и другие). Однако основным направлением деятельности Селлафилда стала переработка отработавшего ядерного топлива. В 1964 году был запущен завод B204, а затем — завод THORP (Thermal Oxide Reprocessing Plant), который начал работу в 1994 году. THORP перерабатывал топливо как с британских, так и с зарубежных АЭС.

Устройство и характеристики

Реакторы Уиндскейл

Реакторы Уиндскейл (Windscale Piles) представляли собой газоохлаждаемые реакторы с графитовым замедлителем. Конструкция включала:

• Активная зона — цилиндрический блок из графита диаметром около 15 метров и высотой 7 метров. В графите были просверлены вертикальные каналы для топливных стержней.
• Топливо — природный уран в металлической форме, заключённый в алюминиевые оболочки.
• Охлаждение — воздух, продуваемый через активную зону с помощью мощных вентиляторов. Воздух забирался из атмосферы, проходил через реактор и выбрасывался наружу через трубы высотой 120 метров.
• Управление — регулирование цепной реакции осуществлялось с помощью борных стержней, вводимых в активную зону.

Тепловая мощность каждого реактора составляла около 180 МВт. Они не были предназначены для выработки электроэнергии — их единственной целью было наработка плутония-239 для ядерного оружия.

Заводы по переработке

На площадке Селлафилд были построены несколько заводов по переработке отработавшего ядерного топлива. Основные из них:

• B204 — первый завод по переработке топлива Magnox (запущен в 1964 году). Использовал метод PUREX (экстракция урана и плутония с помощью трибутилфосфата).
• THORP — завод по переработке оксидного топлива (запущен в 1994 году). Мощность — до 1200 тонн топлива в год. THORP перерабатывал топливо с реакторов PWR и BWR.
• SIXEP — завод по очистке жидких радиоактивных отходов (запущен в 1985 году). Использовал ионообменные смолы для удаления цезия и стронция.

Применение и значение

Военное применение

Основной целью строительства Уиндскейла было производство плутония-239 для ядерного оружия. В 1950-х годах на реакторах было наработано достаточное количество плутония для создания первых британских ядерных боезарядов. Первое британское ядерное испытание (операция «Ураган») было проведено 3 октября 1952 года на островах Монтебелло (Австралия). Плутоний для этого заряда был получен именно на Уиндскейле. Впоследствии плутоний с Уиндскейла использовался в британской ядерной программе вплоть до 1960-х годов.

Гражданское применение

После аварии 1957 года и переориентации на переработку топлива, Селлафилд стал играть ключевую роль в британской атомной энергетике. Заводы по переработке позволяли извлекать из отработавшего топлива уран и плутоний для повторного использования (в виде МОКС-топлива). Селлафилд также принимал на переработку отработавшее топливо из Японии, Германии, Швейцарии и других стран. Однако в 2010-х годах объёмы переработки сократились из-за экономических и экологических проблем.

Экологические последствия

Деятельность Уиндскейла и Селлафилда привела к значительному радиоактивному загрязнению окружающей среды. Основные источники загрязнения:

• Авария 1957 года — выбросы йода-131, цезия-137 и полония-210. Радиоактивное загрязнение затронуло сельскохозяйственные угодья в радиусе десятков километров. Было проведено изъятие и уничтожение молока из зоны загрязнения.
• Сбросы в Ирландское море — в течение десятилетий заводы Селлафилда сбрасывали жидкие радиоактивные отходы в море. Это привело к накоплению радиоактивных изотопов в морской воде, донных отложениях и морских организмах. Радиоактивность была обнаружена в рыбе, моллюсках и водорослях вплоть до побережья Ирландии.
• Загрязнение почвы и грунтовых вод — утечки из хранилищ радиоактивных отходов привели к загрязнению территории площадью несколько квадратных километров.

Вывод из эксплуатации

В 2000-х годах было принято решение о постепенном прекращении переработки топлива и выводе Селлафилда из эксплуатации. В 2018 году завод THORP был окончательно остановлен. В 2021 году завершилась переработка последней партии топлива Magnox. В настоящее время на площадке ведутся работы по очистке территории, демонтажу зданий и кондиционированию радиоактивных отходов. По оценкам, полный вывод из эксплуатации может занять более 100 лет и стоить десятки миллиардов фунтов стерлингов.

Интересные факты

• Название «Уиндскейл» происходит от названия близлежащего холма (Windscale Hill). После аварии это название стало ассоциироваться с катастрофой, и в 1981 году комплекс был переименован в Селлафилд.
• В 1983 году на площадке Селлафилд произошла утечка радиоактивного раствора из цистерны, что привело к загрязнению территории.
• Селлафилд является одним из крупнейших в мире хранилищ радиоактивных отходов. На его территории находятся десятки тысяч тонн высокоактивных отходов, ожидающих окончательного захоронения.
• В 2014 году на Селлафилде был зафиксирован случай несанкционированного доступа на территорию, что вызвало обеспокоенность по поводу безопасности объекта.

Источники

• Arnold, L. Windscale 1957: Anatomy of a Nuclear Accident. — Palgrave Macmillan, 1992.
• Wakeford, R. The Windscale reactor accident // Journal of Radiological Protection. — 2007. — Vol. 27, No. 3.
• Sellafield Ltd. History of Sellafield. — 2020.
• Отчёт Британского управления по атомной энергии (UKAEA) об аварии на Уиндскейле, 1957.
• Материалы Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) по аварии на Уиндскейле.