Хэнфордский комплекс () — в настоящее время выведенный из эксплуатации комплекс по производству радиоактивных материалов, расположенный на берегу реки Колумбия в штате Вашингтон, использовавшийся федеральным правительством США. Комплекс был известен под различными названиями, включая «Комплекс W», «Хэнфордский завод», «Хэнфордское строительное управление» и «Хэнфордский проект». Построенный в 1943 году в рамках «Манхеттенского проекта», комплекс стал местом расположения «Реактора B» — первого в мире реактора, предназначенного для промышленного производства плутония. Плутоний, произведённый в «Реакторе B», был использован при создании испытательного устройства, взорванного на полигоне в Аламогордо, и атомной бомбы «Толстяк», сброшенной на Нагасаки в Японии.
В годы Холодной войны комплекс неоднократно расширялся и в итоге включал в себя девять ядерных реакторов и пять линий химической сепарации, которые за 40 лет эксплуатации произвели около 57 тонн плутония — более двух третей всего плутония, произведённого правительством США. Многие важные открытия в области производства радиоактивных материалов были сделаны именно здесь. Однако меры предосторожности, применявшиеся на ранних этапах производства, а также способы утилизации радиоактивных отходов того времени были недостаточно строгими. Официальные документы, опубликованные правительством США, подтверждают факты сброса значительных количеств радиоактивных материалов в атмосферу и воды реки Колумбия, что повлекло отрицательные последствия для населения и состояния местных экосистем.
После окончания Холодной войны производство плутония на предприятии было свёрнуто, однако в результате производственного процесса осталось 204 тыс. м³ высокоактивных отходов, которые находятся на территории комплекса, это составляет около двух третей от объёма всех радиоактивных отходов на территории США. В настоящее время Хэнфордский комплекс является крупнейшим в США местом захоронения радиоактивных отходов. Хотя основная деятельность на территории комплекса касается захоронения отходов, тут же расположена АЭС Колумбия, принадлежащая компании Energy Northwest, и ряд научно-исследовательских организаций, таких как Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория и гравитационная обсерватория LIGO.
География В настоящее время Хэнфордский комплекс занимает участок площадью в 1518 км² в округе Бентон, штат Вашингтон. Вся эта территория необитаема и закрыта для свободного доступа. Местность на территории комплекса — полупустынная, преобладает ксерофитная растительность. Река Колумбия протекает вдоль северной и восточной границ участка на протяжении 80 км. Первоначально территория комплекса составляла 1740 км² и включала в себя буферные зоны на противоположном берегу реки, в округах Грант и Франклин. Часть этих земель возвращена в частную собственность и занята садами и сельскохозяйственными угодьями. В 2000 году значительная часть территории была передана национальному мемориалу «Hanford Reach». Комплекс был разделён на три основные зоны. Ядерные реакторы располагались вдоль реки, в так называемой «Зоне 100»; предприятия химической сепарации — на центральном плато, в «Зоне 200»; различные вспомогательные предприятия — в юго-восточной части комплекса, «Зоне 300».
На юго-востоке Хэнфордский комплекс граничит с агломерацией Трай-Ситиз (города Ричленд, Кенневик и Песко), население которой составляет около 200 тыс. человек. Хэнфордский комплекс является основной экономической базой агломерации.
История На протяжении столетий место слияния рек Якима, Снейк и Колумбия было местом встречи для местных племён. Судя по археологическим данным, люди жили на этих землях уже 10 тыс. лет назад. Племена сахаптинов использовали территории вдоль рек Снейк и Колумбия для охоты, рыбной ловли и собирательства. Археологи обнаружили на территории Хэнфордского комплекса многочисленные поселения, лагери, места забоя животных и рыбной ловли, ритуальные сооружения, два из которых в 1976 году были внесены в Национальный реестр исторических мест США. Белые люди начали заселять эти земли с 1860-х годов, сначала вдоль р. Колумбия ниже порогов Прист-Рэпидс. Ими были основаны города Хэнфорд, Уайт Блаффс и Ричленд. Из-за значительного перепада высот и водостока реки Колумбия и Снейк стали идеальным местом для строительства гидроэлектростанций. Первая гидроэлектростанция была построена на р. Снейк в 1901 году. К 1940 году на реках Снейк и Колумбия было построено шесть электростанций, что во многом предопределило дальнейшую судьбу окрестных земель.
Манхеттенский проект
В ходе Второй мировой войны комитет «S-1» федерального управления по научным исследованиям и разработкам правительства США активно поддерживал исследования в области радиоактивности плутония. Грант на проведение исследований был предоставлен металлургической лаборатории Чикагского университета. В то время плутоний был чрезвычайно редким элементом, лишь недавно полученным в микроскопических количествах в лаборатории Калифорнийского университета. Учёные металлургической лаборатории Чикагского университета разрабатывали методы преобразования урана в плутоний в результате ядерных реакций и способы выделения плутония из продуктов ядерных реакций. Работы были ускорены в 1942 году, из-за растущей обеспокоенности правительства США прогрессом германских ядерных исследований.
Выбор участка В сентябре 1942 года Инженерный корпус армии США поставил во главе недавно созданного Манхеттенского инженерного округа генерала Лесли Гровса. Перед генералом была поставлена задача: в сжатые сроки организовать промышленное производство урана и плутония. Главным подрядчиком по строительству комплекса по производству плутония стала компания «DuPont». Специалисты «DuPont» настоятельно порекомендовали разместить комплекс на значительном расстоянии от существующего комплекса по производству урана в Оук-Ридже, штат Теннесси. Они сформулировали следующие требования к участку: Большой и удалённый участок земли; Возможность создания «зоны опасного производства» не менее 19×26 км; Пространство для лабораторного комплекса на удалении не менее 13 км от ближайшего реактора или сепарационного завода; Отсутствие населённых пунктов с населением более 1000 человек в радиусе 30 км от комплекса; Отсутствие железных дорог, автомагистралей или населённых пунктов в радиусе 15 км от «зоны опасного производства»; Практически неограниченный источник чистой воды; Мощный источник электроэнергии; Участок, пригодный для строительства особо крупных сооружений.
В декабре 1942 года генерал Гровс направил своего помощника полковника Франклина Маттиаса и инженеров «DuPont» для осмотра потенциальных строительных участков. Маттиас доложил, что Хэнфордский участок «идеален практически во всех отношениях», кроме существования на его территории городов Хэнфорд и Уайт Блаффс. Гровс лично осмотрел участок в январе 1943 года и приказал начинать работы. Участок получил название «Комплекс W». Федеральное правительство США немедленно экспроприировало участок и отселило все местное население, включая индейское племя Ванапум.
Окончательная территория комплекса составляет 1’518 кв. км. На протяжении 80 км вдоль границы комплекса течёт река Колумбия — источник чистой воды. Все остальные параметры соблюдены: на прежде необжитой территории проложены 621 км автомобильных и 254 км железной дороги, построены 4 электростанции. При строительстве было использовано 600 тыс. м³ бетона и 36 тыс. т конструкционной стали. Строительные работы в период с 1943 по 1946 год обошлись в 230 млн долларов США.
Начало строительства
«Хэнфордское строительное управление» приступило к строительству в марте 1943 года и в кратчайшие сроки оно приобрело невиданный размах. 50 тыс. строителей жили в рабочем посёлке недалеко от места, где ранее находился г. Хэнфорд, администрация и инженеры — в специальном городке на территории г. Ричленд. Строительство комплекса быстро продвигалось. До конца войны «Хэнфордское строительное управление» построило 554 здания на территории комплекса, включая 3 ядерных реактора («105-B», «105-D», и «105-F») и 3 линии переработки плутония («221-T», «221-B», и «221-U»), каждая длиной в 250 м.
Производство плутония
«Реактор B» (объект «105-B») стал первым полномасштабным реактором для промышленного производства плутония. Он был спроектирован и построен компанией «DuPont», основываясь на экспериментальном реакторе CP-1, созданном Энрико Ферми, и реакторе X-10, построенном ранее в г. Оук-Ридж, штат Теннесси. В реакторе применялись графитовые замедлители и водяное охлаждение. Реактор представлял собой 1100-тонный графитовый цилиндр размером 8,5×11 м, лежащий на боку. Через весь цилиндр проходили 2004 алюминиевые трубы. Урановые элементы, цилиндры диаметром около 2,5 см, заключённые в алюминиевую оболочку, помещались в трубах. Всего реактор содержал 180 т урана-238. По трубам, охлаждая урановые элементы, подавалась вода со скоростью 130 л/с. Первоначальная мощность реактора составляла 250 МВт.
Строительство «Реактора B» было начато в августе 1943 г. и закончено 13 сентября 1944 г. Реактор достиг критического состояния в конце сентября 1944 г. и, после преодоления «нейтронного отравления», произвёл первую партию плутония 6 ноября 1944 г. Получение плутония в реакторе начиналось с поглощения атомом урана-238 нейтрона и превращения его в атом урана-239. Атом урана-239 быстро подвергался бета-распаду и превращался в атом нептуния-239. Атом нептуния-239 также быстро подвергался ещё одному бета-распаду и превращался в плутоний-239 — конечный продукт реакции. Облучённые урановые элементы, содержащие небольшое количество плутония, доставлялись к трём дистанционно управляемым линиям химической сепарации (прозванным «каньонами»), находящимся на расстоянии 16 км от реактора, где, в результате целого ряда химических процессов, плутоний отделялся от урана и продуктов деления. Первая партия плутония была получена на линии «221-T» 2 февраля 1945 г. и доставлена в Лос-Аламосскую лабораторию 5 февраля 1945 г.
Ещё два реактора — «Реактор D» и «Реактор F» — были запущены в декабре 1944 г. и феврале 1945 г. соответственно. К апрелю 1945 г. плутоний поставлялся в Лос-Аламос каждые пять дней, и вскоре было получено достаточное количество плутония для производства устройства Gadget, испытанной на полигоне в Аламогордо 16 июля 1945 года, и бомбы «Толстяк». До бомбардировки Хиросимы и Нагасаки само существование «Манхеттенского проекта» было строго засекречено и менее 1 % сотрудников Хэнфордского комплекса знали о конечной цели своей работы. Как позже написал в своих мемуарах генерал Гровс: «Мы просто убедились, что каждый участник проекта четко понимает свою задачу, не более того».
Технологические инновации За не слишком продолжительное время существования «Манхеттенского проекта» инженеры Хэнфордского комплекса достигли значительных успехов в производстве плутония. На самом деле, поскольку «Реактор B» был первым в своём роде, многие инженерные решения, принятые его создателями, стали новаторскими.
Одной из сложнейших задач, вставших перед инженерами, стало обслуживание линий сепарации. Как только линия перерабатывала первую партию плутония, само оборудование линии становилось настолько радиоактивным, что людям было небезопасно даже приближаться к нему. Требовалось разработать способы дистанционно управляемой замены любой детали оборудования. Инженеры «DuPont» решили проблему путём модульной организации агрегатов линий сепарации. Любой модуль мог быть извлечён и заменён оператором крана, находящимся в защищённой от воздействия радиации кабине. Это решение потребовало внедрения новейших в то время технических решений: тефлона, использовавшегося как уплотнительный материал, и систем видеонаблюдения, позволявших операторам обслуживающих кранов контролировать все производимые операции с безопасного расстояния.
Хранение РАО (радиоактивных отходов)