User:Zalessim/Nove piskoviste

Grafitový reaktor X-10 je druhým (jeho předchůdcem byl experimentální reaktor CP-1) experimentálním Jaderným reaktorem na světě. Nachází se v Národní laboratoři Oak Ridge v Tennessee a v dnešní době je již z provozu odstaven. Zkonstruován byl během druhé světové války jako součást Projektu Manhattan.

Historie
Reaktor X-10 byl do provozu uveden 4. listopadu roku 1943 jako součást Projektu Manhattan, ve kterém hrál důležitou roli, a to demonstrování výroby plutonia v jaderných reaktorech pro vojenské účely. Reaktor X-10 byl následníkem prvního experimentálního reaktoru Chicago Pile-1 (CP-1), ve kterém byla poprvé udržena štěpná řetězová reakce. Na rozdíl od CP-1, ve kterém byla reakce udržena jen po dobu několika minut, bylo úkolem X-10 udržet reakci kontinuálně, aby byla možná neustálá produkce plutonia a také, aby personál Projektu Manhattan nabyl potřebné zkušenosti pro produkci plutonia v jaderných reaktorech. Produkce plutonia byla v té době podstatná pro výrobu jaderných zbraní.

Konstrukce
Grafitový reaktor X-10 se skládal z velkého bloku grafitu, který byl obklopen betonem sloužícím jako stínění proti radiaci. Celkové rozměry reaktoru byly 11,6 m na šířku, 14,3 m na délku a 9,8 m na výšku. V grafitovém bloku se nacházelo 1248 horizontálních kanálů, z nichž bylo použito jen 800. V těchto kanálech se nacházely válcovité palivové elementy z přírodního uranu v kovové formě, které tvořily dlouhé tyče. Palivové elementy byly asi 10,4 cm dlouhé a jejich průměr byl přibližně 2,5 cm. Jeden kanál obsahoval 24 až 54 takových palivových válečků. Materiál palivového pokrytí byl hliník. Grafitové bloky hrály roli moderátora, tedy zpomalovaly neutrony na tepelné energie a umožňovaly tak štěpení jader uranu. Reaktor byl chlazen vzduchem proudícím kanály kolem palivových elementů. Proudění vzduchu zajišťovaly dva ventilátory, každý s průtokem vzduchu přibližně 93000 m³/h. Původně designovaný výkon byl 1000 kW, ale reaktor byl předimenzován a dovoloval tak dosažení výkonu až 4000 kW. Palivové pokrytí z hliníku poskytovalo teploty paliva přibližně 200°C.

Bezpečnostní systém reaktoru, který poskytoval jeho bezpečné odstavení a regulaci výkonu sestával ze sedmi regulačních tyčí, které absorbovaly neutrony a zabránily jim tak v dalším štěpení jader uranu. Tři regulační tyče vyrobené z kadmia a oceli se zasouvaly do reaktoru vertikálně shora. Byly připevněny na ocelových lankách navinutých na bubnech poháněných elektromotory přes elektromagnetickou spojku. Při výpadku proudu elektromagnetická spojka ztratila napájení a lanka navinutá na bubnech se uvolnila, čímž regulační tyče gravitací spadly do reaktoru a došlo k jeho odstavení. Zbývající čtyři tyče vyrobené z bóru a oceli se do reaktoru zasouvaly horizontálně. Jejich úkolem byla kompenzace vyhoření paliva. Dvě z nich byly poháněny pomocí hydraulických pístů a zbylé dvě pomocí elektrických motorů.

Provoz
3. listopadu se začalo zavážení palivových elementů do reaktoru. Celou proceduru měl pod dohledem Enrico Fermi, který byl zodpovědný i za reaktor CP-1. Palivové elementy byly do reaktoru vkládány ručně a plánované množství paliva zanesené do reaktoru bylo přibližně 50 až 60 tun. 4. listopadu v pět hodin ráno bylo dosaženo kritického stavu, který odpovídal 31 tunám paliva. Dalších 6 dní bylo věnováno určení provozních charakteristik a zavážení dalšího paliva. V následujících dnech byl výkon reaktoru zvedán postupně až na 700 kW. 20. prosince byla odebrána první dávka ozářených palivových elementů obsahujících přibližně 1,54 mg plutonia. První zásilka plutonia do Národní laboratoře Los Alamos proběhla 26. února 1944 a jednalo se o 1 až 2 gramy plutonia, a tak se reaktor X-10 stal dodavatelem plutonia pro Národní laboratoř ,které se v té době zabývalo vývojem a výrobou jaderné bomby. Z plutonia, které bylo dodáno laboratoři, bylo možné designovat první plutoniovou Jadernou zbraň|jadernou bombu] použitou ve válce, Fat Man. Reaktor X-10 byl také předchůdcem reaktorů větších rozměrů a závodů pro chemickou separaci používaných pro výrobu a separaci plutonia, jako jsou B Reactor a T Plant. Provoz grafitového reaktoru X-10 byl ukončen 4. listopadu 1963, přesně 20 let od dosažení prvního kritického stavu, a v roce 1965 byl vyhlášen národní kulturní památkou.

Mírové využití
Kromě produkce plutonia během druhé světové války byla v reaktoru X-10 vyrobena poprvé v historii elektrická energie z jaderného zdroje. Také byl prvním reaktorem, který dokázal vyrobit významné množství tepelné energie. Po válce byl reaktor použit ke studiu zdravotních rizik radioaktivity, výrobě radioizotopů pro medicínu, průmysl, zemědělství a pro Spojené státy americké sloužil dlouhá léta jako hlavní zařízení pro jaderný výzkum. První zásilka radiostopů, konkrétně uhlíku-14, byla odeslána do nemocnice Barnard Free Skin a Cancer Hospital v St. Louis, Missouri, 2. srpna 1945. V roce 1968 byl reaktor X-10 otevřen pro veřejnost.

Podobné reaktory
Jaderná elektrárna Calder Hall je v dnešní době již odstavena a částečně zdemolována. Její součástí byly čtyři reaktory typu Magnox. Byla první komerční jadernou elektrárnou na světě, která vyráběla elektřinu do veřejné sítě. Nachází se v jaderném komplexu Sellafield v Anglii a její první blok s elektrickým výkonem byl spuštěn v roce 1956. Reaktory Magnox byly designovány pro použití přírodního uranu s grafitovým moderátorem a chlazením pomocí oxidu uhličitého. Elektrárna Calder Hall byla primárně zamýšlena na produkci plutonia pro Program jaderných zbraní Spojeného království. Výroba elektřiny byla považována za vedlejší produkt. V roce 1995 byla produkce plutonia pro vojenské účely ukončena.