接著再關注一下英國溫斯克爾反應堆事故。
1950至1951年,英國政府開始在人口稀少的坎布里亞郡的溫斯克爾建設兩個生產钚的核反應堆,為英國核武器計劃服務并提供燃料。反應堆使用涂層為鋼的鈾作為燃料元件,燃料元件嵌入到15米長的石墨管中,石墨作為中子慢化劑。通過空氣冷卻反應堆的堆芯,廢氣通過125米長的排氣管排放到大氣中。
1957年10月7日,溫斯克爾工廠在反應堆低功率運行后被關閉的同時,發(fā)現1號反應堆開始出現維格納能量的釋放。此時堆芯中一個或更多燃料元件實際上是過熱的,鋼套已經熔化或破裂。隨著堆芯溫度的繼續(xù)升高,沒有暴露到大氣中的受損的燃料元件鈾開始燃燒,造成附近的燃料元件過熱和破裂,因此擴大了火災。
10月10日,1號反應堆的煙道氣中的放射性水平開始急劇上升,由于反應堆芯過熱,導致燃料起火。同時,由于檢測溫度的儀器發(fā)生堵塞,不能在反應堆芯周圍移動以檢測溫度,使事故不斷升級——燃料著火,石墨著火最后反應堆芯起火。就這樣,整個系統(tǒng)完全失去了控制。當時,工廠的管理者們面臨著兩大難題:一是考慮政治的因素,他們不敢披露火災的嚴重程度;二是在技術方面,他們用空氣來冷卻反應堆,結果非但沒能減弱火勢,反而使情況變得更加嚴重。通過將二氧化碳吹入到堆芯中以冷卻系統(tǒng)的努力也失敗了。因此,他們沒有繼續(xù)采取措施。
10月11日早晨,工廠最后決定用水撲滅大火。因為水遇到熔化的鈾可能發(fā)生爆炸,于是他們把所有的現場人員都送回家。9點開始抽水到堆芯中,幸運的是,反應堆沒有爆炸,火勢逐漸減弱,最后終于熄滅了。
10月12日,堆芯完全冷卻。
這次事故由反應堆燃料起火,到石墨著火,最后引起整個反應堆芯起火。幸運的是,反應堆沒有發(fā)生爆炸,故歷史上稱之為“溫斯克爾火災”。
溫斯克爾反應堆的設計十分原始。溫斯克爾工廠采用石墨作為慢化劑,但它的早期設計者沒有考慮到石墨內潛在的能量可能帶來的危險,也沒有考慮到人工操作會產生失誤。因此,事故發(fā)生的主要原因,一是在早先低功率運行期間,石墨慢化劑中存儲了不正常的大量維格納能量,這種能量釋放生成的熱足以熔化燃料元件的部分涂層。
二是當天值班的操作人員犯了兩個錯誤:第一個錯誤是沒有帶操作手冊,也沒有檢查出他監(jiān)控的流程是否正常;第二個錯誤是人為的錯誤,監(jiān)測儀器上的讀數不是反應堆最熱部分的溫度,因為他沒有把儀器放在冷卻流程中會變熱的部分計算進去,結果發(fā)生了誤判。
溫斯克爾工廠的1號反應堆毀于一場大火,溢出2萬居里放射性碘進入空間。從1號反應堆排氣管釋放的放射性煙柱從10月10日到10月12日向南、東南方向遷移到英國的鄉(xiāng)村上空,然后遷移到北歐,幸運的是,輻射物是從120米高的煙囪向周圍散發(fā)的,煙囪很高,因而降低了人們從地面呼吸到的濃度。這就使英國大多數人受到的輻射都不怎么嚴重,更為幸運的是,對放射性沉降物的測試表明,所釋放的主要放射性核素是碘-131,它的半衰期僅為8天。
事故對人類健康的最主要威脅是對牛奶的污染。事故發(fā)生后,工廠方圓200多英里以內的人們都不敢喝牛奶,人們害怕輻射進入食物鏈。草場上的奶牛吃了含有放射性碘的草,牛奶中就有了碘-131.放射性碘會在那些牛奶者的甲狀腺中沉積,人體就有可能受到輻射。于是,當局立即在一個大范圍內開始對牛奶取樣分析,同時牛奶被禁用20~40天,直到牛奶中的放射性水平下降到可接受的標準為止。按照碘-131的半衰期計算,只要在3個月內不喝牛奶,就足以讓危險過去。
在溫斯克爾事故中,主要的受害者是養(yǎng)牛場的工人及其管理者,事故產生的放射性物質污染了英國全境。泄漏的輻射物造成39人患癌癥而死亡。
溫斯克爾事故的最終結果是完全廢棄了這個核反應堆,工廠由于核事故改名為塞拉菲爾德聯合企業(yè)。