Авария с критичностью Сесила Келли

Авария , связанная с критичностью, произошла 30 декабря 1958 года в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, США. Это одно из 60 известных событий критичности, произошедших во всем мире за пределами контролируемых условий ядерного реактора или испытаний, хотя это было третье подобное событие, произошедшее в 1958 году после событий 16 июня. на заводе Y-12 в Ок-Ридже, штат Теннесси, и 15 октября в Ядерном институте Винча в Винче, Югославия. Авария произошла с соединениями плутония, растворенными в жидких химических реагентах ; в течение 35 часов он убил химического оператора Сесила Келли в результате тяжелого радиационного отравления .

Контекст аварии

Слева: Конфигурация растворов (водных и органических) в сосуде до аварии. Справа: Судно, на котором произошла авария.

Сесил Келли был 38-летним оператором химической отрасли с 11-летним опытом работы; он провел больше половины этого времени в лаборатории Лос-Аламоса, где одной из его обязанностей было управление большим смесительным резервуаром из нержавеющей стали емкостью 1000 литров . В резервуаре содержался остаточный плутоний-239 — в основном искусственный элемент, существующий в следовых количествах в природе — полученный в результате других экспериментов и применений, а также различные органические растворители и кислоты в водном растворе с целью восстановления и повторного использования. В чистом виде и при нормальных условиях температуры и давления плутоний представляет собой твердый серебристый металл. Он быстро тускнеет на воздухе и легко растворяется в концентрированной соляной , иодистоводородной и хлорной кислотах . а также другие. В день аварии в смесительном баке должна была находиться «бедная» концентрация растворенного плутония (не более 0,1 г плутония на литр раствора) в ванне с высококоррозионной азотной кислотой и едким стабилизированным водным органическим раствором. эмульсия. Однако концентрация плутония в смесительном резервуаре оказалась почти в 200 раз выше, чем ожидал Келли, в результате как минимум двух неправильных перемещений плутониевых отходов в резервуар. из неустановленных источников. Кроме того, плутоний распределялся неравномерно, причем верхний слой раствора содержал особенно высокие концентрации, составляющие в общей сложности более 3 кг плутония, что опасно близко к критичности . Когда Келли включил миксер, вихрь начал образовываться . Более плотный водный слой внутри резервуара был вытеснен наружу и вверх, образуя «чашу», а менее плотный, богатый плутонием слой был притянут к центру резервуара.

Сверхкритическая масса

Среди других идеальных характеристик оптимальной формой для того, чтобы любое делящееся вещество стало сверхкритическим, является форма с наименьшей площадью поверхности — сфера . Хотя раствор, богатый плутонием, не имел сферической формы, вихрь сделал его толще в центре, и это, наряду с соответствующим увеличением плотности и отражательной способности нейтронов окружающего его водного слоя, привело к тому, что растворенный плутоний достиг критического уровня и пересек его. порог примерно через одну секунду: нейтроны в смеси начали бомбардировать ядра атомов плутония раствора с достаточной частотой, чтобы заставить эти атомы распадаться на части и высвобождать другие нейтроны в устойчивой цепной ядерной реакции, продолжающейся всего 200 микросекунд, но высвобождающей огромный всплеск нейтроны и гамма-излучение . Такое неконтролируемое высвобождение ядерной энергии часто называют экскурсией . В течение 3 секунд слои смеси рассеялись, и дальнейшие отклонения были невозможны.

События экскурсии

Келли стоял на лестнице и смотрел на содержимое смесительного резервуара через смотровое окно, когда произошло событие экскурсии. Два других техника, работавшие в лаборатории, стали свидетелями яркой вспышки синего света, за которой последовал глухой удар. Силовой взрыв либо заставил Келли упасть в обморок, либо сбил его с лестницы, и он упал на землю. Он встал дезориентированным и, по-видимому, выключил, а затем снова включил миксер, прежде чем выбежать из здания. Остальные техники нашли Келли на открытом воздухе в состоянии атаксии (несогласованных движений мышц) и повторяющего фразу: «Я горю! Я горю!»

Событие экскурсии во время аварии с критичностью Сесила Келли.

Поскольку возможность экскурсии в смесительном резервуаре считалась практически невозможной, технические специалисты решили, что Келли, должно быть, каким-то образом подвергся воздействию либо альфа-излучения , либо кислотной ванны, либо того и другого, и один из них забрал его. принял химический душ, а другой выключил смеситель. Дополнительные сотрудники прибыли на место через несколько минут и обнаружили Келли практически без сознания. Ярко-розовый цвет его лица указывал на эритему (покраснение кожи), вызванную кожно-лучевым синдромом .

Любая авария в Лос-Аламосе, связанная с радиоактивным веществом, требует немедленного расследования группой сотрудников радиационного контроля . Еще до того, как Келли доставили в отделение неотложной помощи, эти сотрудники начали обследование комнаты смешения с помощью детекторов радиации, способных оценить альфа-излучение, испускаемое ускользнувшим плутонием. Альфа- активность была бы широко распространена, если бы какая-то часть плутониевой смеси вышла из резервуара, но ничего не было обнаружено. Восемнадцать минут спустя команда начала поиск гамма-излучения и была удивлена, обнаружив интенсивное гамма-излучение возле смесительного резервуара, порядка десятков рад в час. Такое интенсивное гамма-излучение могло быть произведено только значительными количествами продуктов деления ; этого, в сочетании с необъяснимой вспышкой света, о которой сообщили два других техника, было достаточно, чтобы подтвердить, что произошла авария, связанная с критичностью.

Клинический курс Келли

В течение первого часа и сорока минут после аварии Келли была бессвязной, ее мучили волны сильной рвоты и рвоты. Затем его состояние стабилизировалось, он снова смог нормально разговаривать, ему удалось измерить пульс и взять кровь. Образец крови показал, что Келли подвергся воздействию примерно 9 Гр от быстрых нейтронов и 27 Гр от гамма-лучей , что в общей сложности составило 36 Гр. Для взрослого человека воздействие дозы в 2 Гр от нефокусированного источника радиации, такого как экскурсия, вызовет лучевую болезнь, но не считается определенно смертельным; примерно от 4,5 до 5 Гр составляет ЛД ₅₀ или среднюю летальную дозу ; доза 8 Гр — это ЛД ₉₉ , которая почти всегда приводит к летальному исходу. Келли получил более чем в семь раз смертельную дозу для взрослого человека. Хотя медицинский персонал отделения неотложной помощи принял меры, чтобы облегчить его боль с помощью петидина и морфия , предыдущие исследования радиационного воздействия на животных показали, что смерть Келли была неизбежна. В течение шести часов его лимфоциты почти исчезли. Биопсия кости, проведенная через 24 часа после инцидента, показала, что костный мозг был водянистым и не содержал эритроцитов. Многочисленные переливания крови не оказали длительного положительного эффекта: всего через 35 часов после первого заражения и после последнего приступа сильного беспокойства, возбуждения, потливости, пепельного цвета кожи и нерегулярного пульса Келли умер от сердечной недостаточности.

Подразумеваемое

Расследование обстоятельств аварии так и не привело к публичному объяснению того, как смесительный бак оказался наполнен такой высокой концентрацией плутония; Первоначально вина была возложена на самого Келли.

Роберт Л. Нэнс, коллега Келли, был химиком, которому было поручено восстановить оставшийся в резервуаре плутоний. Это задание показало ему, что растворитель в резервуаре оказался не таким сильным, как ожидалось (возможно, он разрушался в результате длительного воздействия радиации), поэтому по этой причине, возможно, произошла концентрация более высокой концентрации. Отчет, подготовленный Нэнси, не был одобрен к публикации.

Хотя Келли не проглотил и не вдыхал плутоний во время аварии, он, как и многие лаборанты в Лос-Аламосе, в течение нескольких лет подвергался воздействию мельчайших частиц переносимого по воздуху плутония. Поэтому подобное событие считалось «экспериментом возможностей». Велись тщательные записи каждого момента жизни Келли, от несчастного случая до смерти и попадания на стол для вскрытия. Его органы были сохранены для патологоанатомического исследования и анализа содержания в них плутония. Результаты этих анализов тканей считались фундаментальными для понимания того, что произойдет с населением во время ядерной атаки, и их невозможно было получить каким-либо другим способом. Хотя биопсия костного мозга грудины Келли была проведена исходя из предположения, что врачи хотели определить, является ли он кандидатом на трансплантацию костного мозга, смерть Келли была неизбежна, и фактическая трансплантация всерьез не рассматривалась.

Судебное дело

После смерти Келли осталась вдова Дорис Келли и двое детей, которым тогда было восемь лет и 18 месяцев. Пока он был еще жив, Дорис Келли не получила уведомления о том, что ее муж был облучен, и узнала о его смерти только от руководства лаборатории, когда представители вскоре после этого посетили ее дома. Устно заверив ее, что предоставят ей финансовую компенсацию за смерть мужа, они убедили ее не подавать в суд на лабораторию. Несмотря на такие заверения, единственной компенсацией, которую получила Дорис Келли, была пожизненная работа в самой лаборатории на уровне, близком к бедности, до тех пор, пока ей не пришлось выйти на пенсию по состоянию здоровья.

В 1996 году Дорис Келли и ее дочь Кэти Келли-Маро подали иск против Кларенса Лашбо , патологоанатома , проводившего вскрытие Сесила Келли. В деле утверждалось, что врачи, больница и администрация Лос-Аламоса неправомерно изъяли органы у умершего без согласия ближайших родственников на протяжении многих лет (1958–1980). Вскрытие Келли было первым примером такого типа патологоанатомического анализа, но в последующие годы в Лос-Аламосе Лашбо и другие провели еще множество подобных исследований. Во время дачи показаний по делу Лашбо, когда его спросили, кто дал ему право извлекать восемь фунтов (3,6 килограмма) органов и тканей из тела Келли, сказал: «Бог дал мне разрешение». Коллективный иск был урегулирован ответчиками на сумму около 9,5 миллионов долларов в 2002 году и еще 800 000 долларов в 2007 году. Ни один из ответчиков не признал каких-либо правонарушений.

См. также

• Ядерная авария в Токаймуре, 1999 г.