FYI.

This story is over 5 years old.

Fijne verjaardag, kernenergie

63 jaar geleden brandden er voor het eerst vier gloeilampen op de allereerste kernenergie.
26 december 2014, 9:11am

Op 20 december 1951 sijpelde het eerste beetje elektriciteit uit de EBR-1 turbinegenerator, een nucleaire reactor die door kernfysicus en Manhattan Project-medewerker Walter Zinn tot leven werd gebracht. Gehuisvest in een woestijnfaciliteit (nu beter bekend als Idaho National Laboratory) niet ver van het Craters of the Moon nationale monument. De generator beschikte over een kern ter grootte van een voetbal en leverde net genoeg elektriciteit om het eigen gebouw van energie te voorzien.

EBR-1 – ook wel bekend als Chicago Pile 4 (CP-4) en Zinn's Infernal Pile ("pile" verwijst naar de stapel grafietblokken en uraniumtabletten waaruit de reactor bestaat) – was één uit  de reeks reactoren die in de jaren 40 en 50 oorspronkelijk werden ontwikkeld als uitbreiding op het Manhattan Project. CP-1 (waarin de eerste zelfstandige nucleaire reactie in 1942 gedemonstreerd werd), CP-2 en CP-3 lagen allemaal in of buiten Chicago. Eén van deze reactoren zat zelfs onder een tribune van de Universiteit van Chicago.

De serie van 'reactor piles' betraden allemaal onbekend terrein. Op papier zouden de reacties onder controle blijven, maar je weet wat voor onverwachte dingen er kunnen gebeuren. Zoals een nucleaire explosie. De CP-1 test werd uitgevoerd met een niet afgeschermde en on-gekoelde reactor. Een historicus van de US Atomic Enery Commission zou later de opmerking maken dat het "een mogelijk catastrofaal experiment was in een van de meest dichtbevolkte gebieden van het land! "

CP-4 moest een nucleaire brug slaan, het bewijs dat deze bizarre wereld van fysica energie kon leveren aan lampen, radio's en stofzuigers. De bouw van Zinn's Infernal Pile begon in 1949, met als resultaat een nieuwe manier om kernenergie op te wekken. De kweekreactor zou de mogelijkheid hebben om zijn eigen brandstof (een soort van) te genereren. Dat wil zeggen dat de reactor meer splijtbaar materiaal maakt dan dat hij verbruikt, wat een nog grotere brandstofbesparing oplevert dan met 'normale' kernsplijting. (We moeten wel opmerken dat de technologie nog steeds niet echt van de grond is gekomen, zelfs nu we meer dan een halve eeuw verder met het onderzoek zijn.)

De reactor zelf was een soort burrito, het was een cilinder met een doorsnee van 20 centimeter die gewikkeld was in een 4 centimeter dikke laag uranium. Dit was het binnenste gedeelte dat gekoeld werd door een kwikachtig metaal (de guacamole zo maar te zeggen). Daarbuiten zat nog een andere dikkere laag uranium. De relatief grote hoeveelheid 'vruchtbaar' uranium dat stevig verpakt was rond de kern maakt de reactor tot een kweker – wanneer de reactie door het uranium heen was, maakte het als bonus ook nog wat plutonium..

Afbeelding: Argonne National Laboratory

Het eerste beetje elektriciteit werd gebruikt om vier gloeilampen van stroom te voorzien, terwijl het de volgende dag het hele gebouw van energie voorzag. (Het was ongeveer 300 kilowatt output, dus net genoeg.)

De geschiedenis van de reactor wordt verteld in een interview uit 2001 met Leonard Koch, de adjunct-directeur van het EBR-1 project. Het werd gepubliceerd door Nuclear News.

"Het was voor ons allemaal een normale dag," zegt Koch. "We verzamelden ons voor de volgende test en de reactor en de warmteoverdrachtsystemen werden ingeschakeld. Harold Lichtenberger zette de schakelaar om en de lampen die waren opgehangen gingen aan. Dat was het. Dit was waar we een aantal jaren naar toe hadden gewerkt."

Zo gaat het. "Dit was wat we verwacht hadden," aldus Koch. "Als zoiets gebeurt is het soms moeilijk om er veel betekenis aan te geven. Ik herinner me bijvoorbeeld een boek over de begindagen van de vliegtuigen. Toen Orville en Wilbur Wright de eerste dag met het vliegtuig vlogen deden ze niet iets grootst. Ze openden niet eens een fles champagne."

Twee jaar later leed EBR-1 gedeeltelijk aan een meltdown. Het gebeurde tijdens een van de vele experimenten die ontworpen zijn om natuurkundigen een bepaalde anomalie te laten begrijpen, een "positieve krachtcoëfficiënt". De staven in de kern bogen naar binnen als gevolg van de extreme thermische onbalans tussen het binnenste en buitenste gedeelte (lees: dingen zetten uit en trekken samen). Hierdoor verloren ze enige controle over de reactor.

"Alle ideeën voor onderzoek naar de verschijnselen leken een hoog risico te hebben," schreef Ray Haroldson, een lid van het ESBR-1 projectteam, in een korte geschiedenis over de gebeurtenis. "De reactor was in feite aan het einde van zijn latijn, dit leek het moment waarop een hoger dan normaal risico aanvaardbaar was. Een plan werd opgezet en de AEC werd op de hoogte gebracht om dit risicovolle experiment uit te voeren."

"Later, toen het experiment resulteerde in een meltdown, ontkende de AEC dat ze er van op de hoogte waren," voegde Haroldsen toe.

De meltdown werd snel afgebroken, maar er was alsnog genoeg radioactief gas naar buiten gedropen dat het gebouw geëvacueerd moest worden. Het duurde vier maanden voordat ze er weer naar binnen konden om de schade te inspecteren. Dit was vooral te wijten aan de onwil van de AEC om het gas op te vangen dat er uit was gestroomd, hij vreesde dat het een grote reeks nieuwe detectie instrumenten zou verstoren die ontwikkeld waren om het testen van nucleaire wapens in de Sovjet-Unie te registreren. De Koude Oorlog was natuurlijk nog volop aan de gang.

Niet lang daarna werd het EBR-1 project overschaduwd door de nieuwe nabijgelegen Borax-reactor, die begonnen was met het leveren van elektriciteit aan de stad Arco, Idaho. Het EBR-1 project bleef echter actief tot 1964, waarna een ontmanteling volgde. Het is nu een publiek toegankelijke historische plek.