Un accidente de la criticalidad del designado a veces una excursión, o una excursión de la energía del ocurre cuando una reacción en cadena nuclear ocurre accidentalmente en material fisible, tal como uranio enriquecido o plutonio . Esto lanza la radiación de neutrón que es alto peligrosa a los personales circundantes y causa la radiactividad inducida en los alrededores.
La fisión nuclear se supone normalmente para ocurrir dentro de núcleos y de interior del reactor algunas instalaciones de prueba. Sin embargo, si ocurre la fisión debido a una causa accidental, tal como un accidente de la criticalidad, las actitudes emitidas radiación un de riesgo elevado de lesión seria o aún muerte, a los trabajadores hasta por lo menos 20 metros (66 pies) lejos. Aunque sea peligroso, las bajas densidades del material fisible y la inserción larga midan el tiempo de implicado en estos acontecimientos limiten la producción de fisión y la energía máxima, evitando que se conviertan en una explosión nuclear del gran escala.
Causa
La criticalidad puede ser alcanzada usando el uranio o el plutonio metálico o mezclando compuestos o las soluciones del líquido de estos elementos. La mezcla isotópica, la forma del material, la composición química de soluciones, los compuestos, las aleaciones, los materiales compuestos, y los materiales circundantes todos influencian si el material irá crítico, es decir, sostener una reacción en cadena.
Los cálculos que predicen la probabilidad de un material que entra un estado crítico pueden ser complejos, tan las instalaciones civiles y militares que manejan los materiales fisibles emplean a oficiales especialmente entrenados de la criticalidad del para supervisar operaciones y para prevenir accidentes de la criticalidad.
Efectos observados
Resplandor azul
Muchos accidentes de la criticalidad se han observado que que emiten un flash azul de la luz y del material calienta para arriba substancialmente. Este flash o " azul; glow" azul; a menudo se atribuye incorrectamente a la radiación de Cherenkov, muy probablemente debido al color muy similar de la luz emitida por ambos fenómenos. Esto es simplemente una coincidencia.
La radiación de Cherenkov es producida por las partículas cargadas que están viajando a través de una sustancia dieléctrica a una velocidad mayor que la velocidad de la luz en ese medio. Los únicos tipos de radiación de la partícula cargada produjeron en curso de accidente de la criticalidad (reacciones de la fisión ) son las partículas alfa, las partículas beta, los positrones (que todos vienen del decaimiento radiactivo de los productos derivados inestables de la reacción de la fisión) e iones enérgios que son los productos derivados ellos mismos. De éstos, solamente las partículas beta tienen suficiente energía penetrante de viajar más que algunos centímetros en aire. Puesto que el aire es un material muy bajo de la densidad, su el índice de refracción (alrededor del n =1.0002926) diferencia muy poco de el de un vacío (el n =1) y por lo tanto la velocidad de la luz en aire es solamente cerca de 0.03% más lento que su velocidad en un vacío. Por lo tanto, una partícula beta emitida de productos de fisión de decaimiento necesitaría tener un de 99.97% '' c '' de la velocidad mayor para producir la radiación de Cherenkov. Porque la energía de las partículas beta producidas durante decaimiento nuclear no excede energías del MeV (de cerca de 20 MeV 20.6 para el 14B es probable el más enérgio con el MeV 17.9 para el 32Na que es el emisor beta siguiente de la energía más alta) y la energía necesaria para que una partícula beta logre 99.3, la posibilidad de la radiación de Cherenkov producida en aire vía una criticalidad de la fisión se elimina virtualmente.
En lugar, el resplandor azul de un accidente de la criticalidad resulta realmente de la emisión espectral de los átomos ionizados emocionados (o de las moléculas emocionadas) del aire (sobre todo oxígeno y del nitrógeno ) que recurren a estados inexcitados, que sucede producir una abundancia de luz azul . Ésta es también las chispas eléctricas de la razón en aire, incluyendo el relámpago, aparece azul. Es una coincidencia que el color de la luz de Cherenkov y de la luz emitió por el aire ionizado es un azul muy similar a pesar de sus métodos muy diversos de producción.
También ha sido propuesto por alguno, se produce eso el flash azul cuando la radiación beta del acontecimiento de la criticalidad entra en el ojo del observador y causa la emisión de la radiación de Cherenkov mientras que atraviesa el humor vítreo del ojo. Aunque este efecto es posible y de hecho fue observado por los astronautas de Apolo durante su viaje a la luna cuando se cerraron los ojos, el efecto observado por los astronautas de Apolo era debido a la exposición a los rayos cósmicos, partículas no beta de la energía muy alta. Además, los flashes considerados por los astronautas de Apolo fueron descritos casi siempre como siendo blancos con solamente un acontecimiento descrito como siendo " azul con un molde blanco, como un diamond" azul; mientras que las descripciones de la luz azul que acompaña acontecimientos de la criticalidad se describen casi universal como siendo " un glow" azul;.
La única situación donde la luz de Cherenkov puede contribuir una cantidad significativa de luz al flash azul es donde ocurre la criticalidad bajo el agua o completamente en la solución (tal como nitrato de uranilo en una instalación de reprocesado) y esto sería solamente visible si el envase era abierto o transparente.
Efectos de calor
También se ha divulgado que los testigos cerca de un acontecimiento de la criticalidad sienten un " wave" del calor; cuando ocurre. No se sabe sin embargo, si puede ser una reacción psicosomática a la realización aterrorizante de qué acaba de ocurrir, o si es realmente un efecto físico de calor (o estímulo nonthermal del calor que detecta los nervios en la piel) debido a la energía emitida por el acontecimiento de la criticalidad. Por ejemplo, mientras que el accidente que ocurrió al Louis Slotin (una excursión de la producción alrededor de las fisiones 3×1015) habría depositado solamente bastante energía en la piel para levantar su temperatura por las fracciones de un grado, la energía depositada inmediatamente en la esfera del plutonio habría estado alrededor de 80 kJ ; ¡ suficiente levantar una esfera de 6.2 kilogramos del plutonio cerca alrededor de 100°C (calor específico de la PU que es 0.13 J·g− 1·K− 1). El metal por lo tanto habría alcanzado suficiente temperatura para haber sido detectado una distancia muy corta lejos por su radiación termal emitida . ¡ esta explicación aparece así inadecuada como explicación para los efectos termales descritos por las víctimas de los accidentes de la criticalidad, puesto que la gente que colocaba pies lejos de la esfera también divulgó la sensación del calor. Es también posible que la sensación del calor es causada simplemente por el daño nonthermal hecho al tejido en el nivel celular por la ionización y la producción de los radicales libres causados por la exposición al intenso que ioniza la radiación de .
Tipos del accidente
Los accidentes de la criticalidad se pueden dividir generalmente en una de dos categorías:
accidentes del proceso del del
, donde están generalmente in place los controles prevenir cualquier criticalidad,
y
los accidentes del reactor del del
, donde la criticalidad se alcanza deliberadamente en un reactor nuclear, pero por otra parte salen del control por una razón u otra.
Incidentes
Los accidentes de la criticalidad han ocurrido ambos en el contexto de las armas nucleares y de los reactores nucleares en el 1945, Los Alamos del 6 de junio un experimento para determinar la masa crítica del uranio enriquecido llegó a ser crítico cuando el agua se escapó en la caja del polietileno que sostenía el metal. La radiación dio a tres personas dosis no fatales.
en el 1945, Harry K. del 21 de agosto del científico de Los Alamos sufrió el envenenamiento fatal de la radiación después de caer un ladrillo del carburo de tungsteno sobre una esfera del plutonio. El ladrillo actuaba como reflector del neutrón, trayendo la masa a la criticalidad. Ésta era la primera criticalidad sabida causante de accidentes una fatalidad.
nueve meses más adelante, otro científico, Louis Slotin se irradió accidentalmente durante un incidente similar, cuando un experimento de la masa crítica con muy la misma esfera del plutonio tomó una vuelta incorrecta. Inmediatamente realizando qué lo tenía sucedido desmontó rápidamente el dispositivo, ahorro probable las vidas de siete científicos compañeros cerca. Slotin sucumbió al envenenamiento de la radiación nueve días más adelante.
en el 1958, una excursión del 15 de octubre de la criticalidad en el reactor del RB del agua pesada en el instituto de Boris Kidrič de ciencias nucleares en el Vinča, Yugoslavia mató uno y dañó cinco.
en el 1964 - facilidad de madera en Charlestown, Rhode Island del 23 de julio de la ensambladura del río. Un accidente de la criticalidad ocurrió en la instalación, construida para recuperar el uranio de izquierda material del desecho encima de la producción del elemento combustible. Un operador agregó accidentalmente una solución de uranio concentrada a un tanque agitated que contenía el carbonato sódico, dando por resultado una reacción nuclear crítica. Esta criticalidad expuso a operador a una dosis de radiación fatal de 10. Noventa minutos una segunda excursión sucedió más adelante, exponiendo a dos equipos de limpieza a las dosis de hasta 100 rad (1 GY) sin efecto perjudicial.
en el Rusia, Mayak 1968 del 10 de diciembre, un combustible nuclear que procesaba el centro en Rusia central experimentaba con técnicas de la purificación del plutonio. Dos operadores utilizaban un " recipiente desfavorable de la geometría en una operación improvisada y no aprobada como recipiente temporal para almacenar el plutonio solution." orgánico; Es decir los operadores decantaban soluciones del plutonio en el tipo incorrecto de recipiente. Después de que la mayor parte de la solución hubiera sido vertida hacia fuera, había un flash de la luz, y del calor. Asustado, el operador cayó la botella, funcionó abajo de las escaleras, y del cuarto. Después de que el complejo hubiera sido evacuado, el supervisor de cambio y el supervisor del control de la radiación entraron el edificio de nuevo. El supervisor de cambio después engañó a supervisor del control de la radiación y entró en el cuarto del incidente e intentó posiblemente verter la solución abajo de un dren de piso, causando una reacción nuclear grande que irradió a supervisor de cambio con una dosis fatal de la radiación. Las acciones del supervisor de cambio son el tema de una concesión de Darwin.
en el 1983, operador del 23 de septiembre en el reactor de investigación RA-2 en el Constituyentes, la Argentina recibió una dosis de radiación fatal 3700 rads (37 GY ) mientras que cambiaba la configuración de la barra de combustible con agua de moderación en el reactor. Dos otros fueron dañados.
¡
Entre el el del 24 de junio 1990 y el el del 1 de julio 1990, cerca de cuatro años después del accidente, muestras de Chernobyl de un acontecimiento subcrítico de la multiplicación del neutrón ocurrió dentro del sitio 304/3 en el reactor dañado (véase el informe ruso del instituto de Kurchatov del centro de investigación). El aumento del neutrón estaba por un factor de cerca de 60, mucho menos que el aumento que resultaría de una criticalidad. Una solución del gadolinio fue inyectada para absorber los neutrones y el nivel del neutrón vuelto al nivel original.
en el 1999 en una facilidad de nuevo tratamiento de uranio japonesa en el Tokai, Ibaraki, trabajadores puso una mezcla de solución del nitrato de uranilo en un tanque de la precipitación que no fue diseñado para disolver este tipo de solución y no hizo una masa crítica eventual ser formado, y dio lugar a la muerte de dos trabajadores del envenenamiento de la radiación.
Desde 1945 ha habido por lo menos 21 muertes de accidentes de la criticalidad; 7 en el Estados Unidos, 10 en el Unión Soviética, 2 en el Japón, 1 en el la Argentina, y 1 en el Yugoslavia . 9 han sido debido a los accidentes de proceso, con permanecer de accidentes del reactor de investigación.
Ver también
Envenenamiento de la radiaciónMasa crítica
Fisión nuclear
Lista de los accidentes nucleares
Seguridad de criticalidad nuclear
Películas
el principio o el extremo, una película de 1947 MGM que era la primera película de Hollywood para representar a una persona (jugada por el caminante de Roberto del agente) matada en un accidente similar al acontecimiento de la vida real de la criticalidad de Slotin.
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