แม็กน็อกซ์

เมื่อหน่วยงานด้านนิวเคลียร์ของสหราชอาณาจักรเริ่มหันมาให้ความสนใจกับพลังงานนิวเคลียร์ความต้องการพลูโทเนียมสำหรับการพัฒนาอาวุธก็ยังคงมีอยู่มาก จึงนำไปสู่ความพยายามที่จะปรับเปลี่ยนการออกแบบพื้นฐานของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์วินด์สเกลให้เป็นรุ่นที่ผลิตพลังงานและพลูโทเนียมได้ด้วย เพื่อให้คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ โรงไฟฟ้าจะต้องทำงานที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นมาก และเพื่อให้สามารถแปลงพลังงานนั้นเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ โรงไฟฟ้าจะต้องทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้นด้วย

ที่ระดับกำลังไฟฟ้าดังกล่าว ความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้จะเพิ่มสูงขึ้น และการระบายความร้อนด้วยอากาศจะไม่เหมาะสมอีกต่อไป ในกรณีของการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบแมกน็อกซ์ ทำให้ต้องใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 เป็นสารหล่อเย็น ในเครื่องปฏิกรณ์ไม่มีระบบปรับการไหลของก๊าซผ่านช่องแต่ละช่องขณะที่กำลังทำงานอยู่ แต่จะปรับการไหลของก๊าซโดยใช้ตัวควบคุมการไหลที่ติดอยู่กับโครงค้ำยันซึ่งติดตั้งอยู่ในโครงสร้างตาข่ายตัวควบคุมเหล่านี้ใช้เพื่อเพิ่มการไหลในใจกลางแกนกลางและลดการไหลที่บริเวณรอบนอก การควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาหลักนั้นทำได้โดยใช้ แท่งควบคุมเหล็ก โบรอน จำนวนหนึ่ง (48 แท่งที่ชาเปลครอสและคาลเดอร์ฮอลล์) ซึ่งสามารถยกขึ้นและลงได้ตามต้องการในช่องแนวตั้ง

ที่อุณหภูมิสูงขึ้น อะลูมิเนียมจะไม่สามารถคงรูปทรงได้ดีอีกต่อไป ซึ่งนำไปสู่การพัฒนา โลหะ ผสมแมกน็อกซ์สำหรับหุ้มเชื้อเพลิง แต่โชคร้ายที่แมกน็อกซ์มีปฏิกิริยามากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น และการใช้วัสดุนี้จำกัดอุณหภูมิของก๊าซที่ใช้ในการทำงานได้เพียง360 °C (680 °F)ซึ่งต่ำกว่าระดับที่ต้องการสำหรับการผลิตไอน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ ข้อจำกัดนี้ยังหมายความว่าเครื่องปฏิกรณ์จะต้องมีขนาดใหญ่มากเพื่อให้ได้ระดับพลังงานที่กำหนด ซึ่งยิ่งทวีความรุนแรงขึ้นไปอีกจากการใช้ก๊าซในการระบายความร้อน เนื่องจากความจุความร้อน ต่ำ ของของเหลวทำให้ต้องใช้ปริมาณการไหลสูงมาก

เชื้อเพลิงแมกน็อกซ์ประกอบด้วยยูเรเนียมบริสุทธิ์ที่บรรจุอยู่ในเปลือกแมกน็อกซ์แบบหลวมๆ แล้วอัดความดันด้วยฮีเลียม โดย ทั่วไปแล้วด้านนอกของเปลือกจะมีครีบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนกับ CO₂ ผสมแมกน็อกซ์ทำปฏิกิริยากับน้ำ ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถทิ้งไว้ในบ่อหล่อเย็นหลังจากนำออกจากเครื่องปฏิกรณ์เป็นเวลานานได้ แตกต่างจากแบบแผนของวินด์สเกล การออกแบบแมกน็อกซ์ใช้ช่องเชื้อเพลิงแนวตั้ง ซึ่งจำเป็นต้องให้เปลือกเชื้อเพลิงเชื่อมต่อกันแบบปลายต่อปลาย หรือวางซ้อนกันเพื่อให้สามารถดึงออกจากช่องจากด้านบนได้

เช่นเดียวกับการออกแบบ Windscale เครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์รุ่นหลังๆ อนุญาตให้เข้าถึงช่องเชื้อเพลิงและสามารถเติมเชื้อเพลิงได้ในขณะที่กำลังทำงานนี่เป็นเกณฑ์สำคัญสำหรับการออกแบบเนื่องจากการใช้ยูเรเนียมธรรมชาติทำให้มี อัตรา การเผาไหม้ ต่ำ และจำเป็นต้องเติมเชื้อเพลิงบ่อยครั้ง สำหรับการใช้งานพลังงาน กระป๋องเชื้อเพลิงจะถูกทิ้งไว้ในเครื่องปฏิกรณ์ให้นานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในขณะที่สำหรับการผลิตพลูโทเนียม กระป๋องเชื้อเพลิงจะถูกนำออกเร็วกว่า อุปกรณ์เติมเชื้อเพลิงที่ซับซ้อนพิสูจน์แล้วว่ามีความน่าเชื่อถือน้อยกว่าระบบเครื่องปฏิกรณ์ และอาจไม่เป็นประโยชน์โดยรวม^{[ 6 ]}

ชุดประกอบเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดถูกวางไว้ในภาชนะรับแรงดันขนาดใหญ่ เนื่องจากขนาดของกองเครื่องปฏิกรณ์ มีเพียงแกนเครื่องปฏิกรณ์เท่านั้นที่ถูกวางไว้ภายในชุดประกอบรับแรงดันที่ทำจากเหล็ก จากนั้นจึงถูกล้อมรอบด้วยอาคารกักเก็บคอนกรีต (หรือเกราะป้องกันทางชีวภาพ ) เนื่องจากไม่มีน้ำอยู่ในแกนเครื่องปฏิกรณ์ จึงไม่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการระเบิดจากไอน้ำ อาคารจึงสามารถห่อหุ้มภาชนะรับแรงดันได้อย่างแน่นหนา ซึ่งช่วยลดต้นทุนการก่อสร้าง เพื่อลดขนาดของอาคารกักเก็บ การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์ในยุคแรกๆ จึงวางเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับก๊าซ CO2 ด้านนอกโดม โดยเชื่อมต่อผ่านท่อ แม้ว่าวิธีการนี้จะมีข้อดีตรงที่การบำรุงรักษาและการเข้าถึงโดยทั่วไปทำได้ง่ายกว่า แต่จุดอ่อนที่สำคัญคือ "แสงวาบ" ของรังสีที่ปล่อยออกมาโดยเฉพาะจากท่อด้านบนที่ไม่มีการป้องกัน

การออกแบบแมกน็อกซ์เป็นการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและไม่เคยเสร็จสมบูรณ์อย่างแท้จริง และหน่วยรุ่นหลังๆ แตกต่างจากรุ่นก่อนๆ อย่างมาก เมื่อฟลักซ์นิวตรอนเพิ่มขึ้นเพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงาน ปัญหาการเปราะตัวของนิวตรอนก็เกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิต่ำ หน่วยรุ่นหลังๆ ที่โอลด์เบอรีและวิลฟาได้เปลี่ยนภาชนะรับแรงดันเหล็กเป็น ภาชนะ คอนกรีตอัดแรงซึ่งประกอบด้วยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและโรงงานไอน้ำด้วย แรงดันใช้งานแตกต่างกันไปตั้งแต่6.9 ถึง 19.35 บาร์ (690 ถึง 1,935 กิโลปาสคาล; 100.1 ถึง 280.6 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว)สำหรับภาชนะเหล็ก และ24.8 ถึง 27 บาร์ (2,480 ถึง 2,700 กิโลปาสคาล; 360 ถึง 392 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว)สำหรับการออกแบบคอนกรีตสองแบบ^[⁷^]

ในขณะนั้นไม่มีบริษัทก่อสร้างของอังกฤษใดใหญ่พอที่จะสร้างโรงไฟฟ้าทั้งหมดได้ ดังนั้นจึงมีกลุ่มบริษัทคู่แข่งต่างๆ เข้ามาเกี่ยวข้อง ซึ่งส่งผลให้โรงไฟฟ้าแต่ละแห่งมีความแตกต่างกันมากขึ้น ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้าเกือบทุกแห่งใช้การออกแบบองค์ประกอบเชื้อเพลิงแมกน็อกซ์ที่แตกต่างกัน^{[ 8 ]}การก่อสร้างแมกน็อกซ์ส่วนใหญ่ประสบปัญหาล่าช้าและมีค่าใช้จ่ายเพิ่มสูงขึ้น^{[ 9 ]}

สำหรับการเริ่มต้นเดินเครื่องปฏิกรณ์ครั้งแรก แหล่งกำเนิดนิวตรอนจะอยู่ภายในแกนกลางเพื่อให้มีนิวตรอนเพียงพอสำหรับการเริ่มต้นปฏิกิริยานิวเคลียร์ ด้านอื่นๆ ของการออกแบบรวมถึงการใช้แท่งปรับรูปร่างหรือแท่งปรับความเรียบของฟลักซ์ หรือแท่งควบคุม เพื่อปรับความหนาแน่นของฟลักซ์นิวตรอนให้สม่ำเสมอ (ในระดับหนึ่ง) ทั่วทั้งแกนกลาง หากไม่ใช้ ฟลักซ์ในศูนย์กลางจะสูงมากเมื่อเทียบกับบริเวณด้านนอก ซึ่งจะนำไปสู่อุณหภูมิศูนย์กลางที่สูงเกินไปและกำลังการผลิตที่ต่ำลงซึ่งถูกจำกัดโดยอุณหภูมิของบริเวณศูนย์กลาง แต่ละช่องเชื้อเพลิงจะมีองค์ประกอบหลายชิ้นเรียงซ้อนกันเพื่อสร้างเป็นแท่งเชื้อเพลิงซึ่งจำเป็นต้องมีกลไกการล็อคเพื่อให้สามารถดึงและจัดการกับแท่งเชื้อเพลิงได้ สิ่งนี้ก่อให้เกิดปัญหาบางประการ เนื่องจาก สปริง Nimonicที่ใช้มีส่วนประกอบของโคบอลต์ ซึ่งจะเกิดการฉายรังสีทำให้มีระดับแกมมาสูงเมื่อนำออกจากเครื่องปฏิกรณ์ นอกจากนี้ ยังมีการติดตั้งเทอร์โมคัปเปิลไว้กับองค์ประกอบบางชิ้นและจำเป็นต้องถอดออกเมื่อปล่อยเชื้อเพลิงออกจากเครื่องปฏิกรณ์

เอจีอาร์

ลักษณะการใช้งานแบบสองทางของการออกแบบแมกน็อกซ์นำไปสู่การประนีประนอมในการออกแบบซึ่งจำกัดประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ ในขณะที่การออกแบบแมกน็อกซ์กำลังถูกนำไปใช้งาน ก็มีการดำเนินการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์แบบระบายความร้อนด้วยแก๊สขั้นสูง (AGR) อยู่แล้ว โดยมีเจตนาที่จะทำให้ระบบประหยัดมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดคือการตัดสินใจที่จะเดินเครื่องปฏิกรณ์ที่อุณหภูมิสูงขึ้นมาก ประมาณ650 °C (1,200 °F)ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมากเมื่อเดินเครื่องกังหันไอน้ำ เพื่อผลิตพลังงาน อุณหภูมินี้สูงเกินไปสำหรับโลหะผสมแมกน็อกซ์ และเดิมที AGR ตั้งใจที่จะใช้ปลอกหุ้มแบบใหม่ ที่ทำ จากเบริลเลียมแต่พบว่าเปราะเกินไป จึงถูกแทนที่ด้วย ปลอกหุ้ม สแตน เลส แต่สแตนเลสดูดซับนิวตรอนมากพอที่จะส่งผลต่อภาวะวิกฤต และในทางกลับกันทำให้การออกแบบต้องใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ เล็กน้อย แทนที่จะใช้ยูเรเนียมธรรมชาติของแมกน็อกซ์ ซึ่งทำให้ต้นทุนเชื้อเพลิงสูงขึ้น ท้ายที่สุดแล้ว เศรษฐกิจของระบบก็พิสูจน์แล้วว่าไม่ได้ดีไปกว่าแมกน็อกซ์มากนักเดวิด เฮนเดอร์สันอดีตที่ปรึกษาด้านเศรษฐกิจของกระทรวงการคลังอธิบายว่าโครงการ AGR เป็นหนึ่งในสองโครงการที่รัฐบาลอังกฤษให้การสนับสนุนซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงที่สุด ควบคู่ไปกับโครงการคอนคอร์ด^[¹⁰^]

ข้อมูลทางเทคนิค

แหล่งที่มา: ^{[ 11 ]}

ข้อกำหนด	คาลเดอร์ ฮอลล์	วิลฟา	โอลด์เบอรี
กำลังความร้อน (รวม), เมกะวัตต์	182	1875	835
กำลังไฟฟ้าขาออก (รวม), เมกะวัตต์	46	590	280
ประสิทธิภาพ, %	23	33	34
จำนวนช่องเชื้อเพลิง	1696	6150	3320
เส้นผ่านศูนย์กลางแกนแอคทีฟ	9.45 ม.	17.4 ม.	12.8 ม.
ความสูงของแกนกลางที่ใช้งานอยู่	6.4 ม.	9.2 ม.	8.5 ม.
ความดันก๊าซเฉลี่ย	7 บาร์	26.2 บาร์	25.6 บาร์
อุณหภูมิเฉลี่ยของก๊าซขาเข้า °C	140	247	245
อุณหภูมิเฉลี่ยของก๊าซขาออก °C	336	414	410
อัตราการไหลของก๊าซทั้งหมด	891 กก./วินาที	10254 กก./วินาที	4627 กก./วินาที
วัสดุ	โลหะยูเรเนียมธรรมชาติ	โลหะยูเรเนียมธรรมชาติ	โลหะยูเรเนียมธรรมชาติ
มวลของยูเรเนียมในหน่วยตัน	120	595	293
เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของภาชนะรับแรงดัน	11.28 เมตร	29.3 ม.	23.5 ม.
ความสูงภายในของภาชนะรับแรงดัน	21.3 ม.	—	18.3 ม.
เครื่องหมุนเวียนก๊าซ	4	4	4
เครื่องกำเนิดไอน้ำ	4	1	4
จำนวนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า	2	2	1

เศรษฐศาสตร์

เครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์เครื่องแรกที่Calder Hall ^{[ 12 ]}ได้รับการออกแบบโดยหลักเพื่อผลิตพลูโทเนียมสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ [ ^{13 ] การ}ผลิตพลูโทเนียมจากยูเรเนียมโดยการฉายรังสีในกองจะสร้างความร้อนจำนวนมากซึ่งต้องกำจัดทิ้ง ดังนั้นการสร้างไอน้ำจากความร้อนนี้ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า หรือใช้เป็นความร้อนในกระบวนการที่ โรงงาน Windscale ที่อยู่ใกล้เคียง จึงถูกมองว่าเป็นผลพลอยได้ฟรีชนิดหนึ่งจากกระบวนการที่สำคัญ

เครื่องปฏิกรณ์ Calder Hall มีประสิทธิภาพต่ำเมื่อเทียบกับมาตรฐานในปัจจุบัน เพียง 18.8% เท่านั้น^{[ 14 ]}

รัฐบาลอังกฤษตัดสินใจในปี 1957 ว่าจะส่งเสริมการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานนิวเคลียร์ และจะมีโครงการก่อสร้างเพื่อให้มีกำลังการ ผลิต 5,000 ถึง 6,000 เมกะวัตต์ ภายในปี 1965 ซึ่งคิดเป็นหนึ่งในสี่ของความต้องการการผลิตไฟฟ้าของสหราชอาณาจักร ^[¹³^]แม้ว่าเซอร์จอห์น ค็อกครอฟต์จะแนะนำรัฐบาลว่าไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานนิวเคลียร์จะมีราคาแพงกว่าไฟฟ้าที่ผลิตจากถ่านหิน แต่รัฐบาลก็ตัดสินใจว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ซึ่งเป็นทางเลือกแทนโรงไฟฟ้าถ่านหินจะเป็นประโยชน์ในการลดอำนาจต่อรองของสหภาพแรงงานคนงานเหมืองถ่านหิน^[⁹^]และจึงตัดสินใจดำเนินการต่อไป ในปี 1960 เอกสารนโยบาย ของรัฐบาล ได้ลดขนาดโครงการก่อสร้างลงเหลือ 3,000 เมกะวัตต์^[¹³^]โดยยอมรับว่าการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินมีราคาถูกกว่า 25% ^[⁹^]แถลงการณ์ของรัฐบาลต่อสภาสามัญชนในปี 1963 ระบุว่าการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานนิวเคลียร์มีราคาแพงกว่าการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินมากกว่าสองเท่า^[⁹^]เครดิตพลูโตเนียมซึ่งกำหนดมูลค่าให้กับพลูโตเนียมที่ผลิตได้ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงกรณีทางเศรษฐกิจ^[¹⁵^]แม้ว่าผู้ดำเนินการโรงไฟฟ้าจะไม่เคยได้รับเครดิตนี้เลยก็ตาม

เมื่อนำออกจากเครื่องปฏิกรณ์แล้ว เชื้อเพลิงที่ใช้แล้วจะถูกเก็บไว้ในบ่อหล่อเย็น (ยกเว้น Wylfa ซึ่งมีที่เก็บแบบแห้งในบรรยากาศคาร์บอนไดออกไซด์) โดยความร้อนจากการสลายตัวจะถูกถ่ายเทไปยังน้ำในบ่อ จากนั้นจะถูกกำจัดออกโดยระบบหมุนเวียน การหล่อเย็น และการกรองน้ำในบ่อ ข้อเท็จจริงที่ว่าเชื้อเพลิงสามารถเก็บไว้ในน้ำได้เพียงระยะเวลาจำกัดก่อนที่ปลอกหุ้มแมกน็อกซ์จะเสื่อมสภาพ และจะต้องนำไปแปรรูปใหม่ โดยหลีกเลี่ยงไม่ได้ ทำให้ต้นทุนของโครงการแมกน็อกซ์เพิ่มขึ้น^{[ 16 ]}

บทวิจารณ์ในภายหลังวิจารณ์การพัฒนาโครงการอย่างต่อเนื่องทีละโครงการแทนที่จะใช้มาตรฐานการออกแบบที่ประหยัดที่สุด และยังคงพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ต่อไปซึ่งได้รับคำสั่งซื้อเพื่อการส่งออกเพียงสองรายการ^{[ 17 ]}

การประเมินต้นทุนย้อนหลังโดยใช้ส่วนลดอัตรา ทั่วไป 5% สำหรับเงินทุน ประมาณการว่าต้นทุนไฟฟ้าของแมกน็อกซ์สูงกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหินเกือบ 50% ^{[ 18 ]}

ความปลอดภัย

ในขณะนั้น เครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์ถือว่ามีความปลอดภัยโดยธรรมชาติในระดับสูง เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ความหนาแน่นของพลังงานต่ำ และใช้ก๊าซเป็นสารหล่อเย็น ด้วยเหตุนี้จึงไม่มีการติดตั้ง ระบบ กักเก็บเพิ่มเติมหลักการออกแบบด้านความปลอดภัยในขณะนั้นคือ "อุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นได้สูงสุด" และมีการสันนิษฐานว่าหากโรงไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้ทนทานต่ออุบัติเหตุระดับนั้นได้ อุบัติเหตุอื่นๆ ที่มีความรุนแรงน้อยกว่าแต่คล้ายคลึงกันก็จะครอบคลุมไปด้วย อุบัติเหตุ จากการสูญเสียสารหล่อเย็น (อย่างน้อยก็ในส่วนที่พิจารณาในการออกแบบ) จะไม่ทำให้เกิดความเสียหายของเชื้อเพลิงในวงกว้าง เนื่องจากปลอกหุ้มของแมกน็อกซ์จะกักเก็บสารกัมมันตรังสีส่วนใหญ่ไว้ได้ โดยสมมติว่าเครื่องปฏิกรณ์ถูกปิดอย่างรวดเร็ว ( SCRAM ) เพราะความร้อนจากการสลายตัวสามารถระบายออกได้ด้วยการไหลเวียนของอากาศตามธรรมชาติ เนื่องจากสารหล่อเย็นเป็นก๊าซอยู่แล้ว การสะสมแรงดันที่ระเบิดได้จากการเดือดจึงไม่ใช่ความเสี่ยง ดังเช่นที่เกิดขึ้นในการระเบิดของไอน้ำ ครั้งใหญ่ ในอุบัติเหตุเชอร์โนบิลความล้มเหลวของระบบปิดเครื่องปฏิกรณ์ในการปิดเครื่องอย่างรวดเร็ว หรือความล้มเหลวของการไหลเวียนตามธรรมชาติ ไม่ได้ถูกพิจารณาในการออกแบบ ในปี 1967 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ชาเปลครอสประสบปัญหาเชื้อเพลิงละลายเนื่องจากการไหลของก๊าซในช่องทางใดช่องทางหนึ่งถูกจำกัด และถึงแม้ว่าทีมงานของโรงไฟฟ้าจะสามารถจัดการกับเหตุการณ์นี้ได้โดยไม่มีอุบัติเหตุร้ายแรง แต่เหตุการณ์นี้ไม่ได้ถูกออกแบบมาหรือวางแผนไว้ล่วงหน้า และปริมาณกัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยออกมานั้นมากกว่าที่คาดการณ์ไว้ในระหว่างการออกแบบโรงไฟฟ้า

แม้จะเชื่อมั่นในดีไซน์ที่ปลอดภัยโดยเนื้อแท้ แต่ก็มีการตัดสินใจว่าสถานีแมกน็อกซ์จะไม่ถูกสร้างขึ้นในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น ข้อจำกัดด้านตำแหน่งที่กำหนดไว้คือ ในแต่ละภาคส่วน 10 องศา จะต้องมีประชากรน้อยกว่า 500 คนภายในระยะ1.5 ไมล์ (2.4 กม.) 10,000 คนภายในระยะ 5 ไมล์ (8.0 กม.)และ 100,000 คนภายในระยะ10 ไมล์ (16 กม.)นอกจากนี้ ประชากรรอบๆ สถานที่ในทุกทิศทางจะต้องน้อยกว่าหกเท่าของขีดจำกัด 10 องศา ข้อจำกัดด้านการอนุญาตการวางแผนจะถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันการเติบโตของประชากรจำนวนมากภายในระยะห้าไมล์^[¹⁹^]

ในการออกแบบภาชนะรับแรงดันเหล็กแบบเก่า หม้อไอน้ำและท่อส่งก๊าซจะอยู่นอกเกราะชีวภาพคอนกรีต ดังนั้น การออกแบบนี้จึงปล่อยรังสีแกมมาและนิวตรอน โดยตรงจำนวนมาก ซึ่งเรียกว่ารังสีส่องตรงจากเครื่องปฏิกรณ์^{[ 20 ]}ตัวอย่างเช่น สมาชิกของประชาชนที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดที่อาศัยอยู่ใกล้ เครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์ Dungenessในปี 2545 ได้รับรังสี 0.56 มิลลิซีเวอร์ซึ่งมากกว่าครึ่งหนึ่งของขีดจำกัดปริมาณรังสีสูงสุดที่คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการป้องกันรังสีแนะนำสำหรับประชาชน จากรังสีส่องตรงเพียงอย่างเดียว^[²¹^]ปริมาณรังสีจาก เครื่องปฏิกรณ์ OldburyและWylfaซึ่งมีภาชนะรับแรงดันคอนกรีตที่ห่อหุ้มวงจรก๊าซทั้งหมดนั้นต่ำกว่ามาก

สร้างเครื่องปฏิกรณ์

โดยรวมแล้ว มีการสร้างโรงไฟฟ้า 11 แห่ง รวมทั้งหมด 26 หน่วยในสหราชอาณาจักร ซึ่งเป็นที่มาของการออกแบบ นอกจากนี้ ยังมีการส่งออกไปยังโทไกในญี่ปุ่น^{[ 22 ]}และอีกแห่งหนึ่งไปยังลาตินาในอิตาลี^{[ 19 ]}เกาหลีเหนือยังได้พัฒนาเครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์ของตนเองโดยอิงตามการออกแบบของสหราชอาณาจักร ซึ่งเปิดเผยต่อสาธารณะในการประชุมอะตอมเพื่อสันติภาพ

โรงไฟฟ้าแมกน็อกซ์แห่งแรกCalder Hallเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลกที่ผลิตกระแสไฟฟ้าในระดับอุตสาหกรรม^{[ 12 ]} (โรงไฟฟ้าในเมือง Obninsk ประเทศรัสเซีย เริ่มจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ระบบโครงข่ายไฟฟ้าในปริมาณน้อยมากที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์เมื่อวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2497) การเชื่อมต่อกับระบบโครงข่ายไฟฟ้าครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 27 สิงหาคม พ.ศ. 2499 และโรงไฟฟ้าแห่งนี้เปิดอย่างเป็นทางการโดยสมเด็จพระราชินีนาถเอลิซาเบธที่ 2เมื่อวันที่ 17 ตุลาคม พ.ศ. 2499 ^{[ 23 ]}เมื่อโรงไฟฟ้าปิดตัวลงเมื่อวันที่ 31 มีนาคม พ.ศ. 2546 เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกถูกใช้งานมาเกือบ 47 ปี^{[ 24 ]}

สถานีสองแห่งแรก (Calder Hall และChapelcross ) เดิมทีเป็นของUKAEAและในช่วงแรกส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตพลูโทเนียม เกรดอาวุธ โดยมีการบรรจุเชื้อเพลิงสองครั้งต่อปี^[²⁵^]ตั้งแต่ปี 1964 สถานีเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในวงจรเชื้อเพลิงเชิงพาณิชย์ และในเดือนเมษายน 1995 รัฐบาลสหราชอาณาจักรได้ประกาศว่าการผลิตพลูโทเนียมเพื่อวัตถุประสงค์ด้านอาวุธทั้งหมดได้ยุติลงแล้ว^[²⁶^]

หน่วยที่ใหญ่กว่าและสร้างขึ้นในภายหลังเป็นของCEGBและดำเนินการโดยใช้รอบเชื้อเพลิงเชิงพาณิชย์^{[ 27 ]}อย่างไรก็ตามHinkley Point Aและสถานีอีกสองแห่งได้รับการดัดแปลงเพื่อให้สามารถสกัดพลูโทเนียมเกรดอาวุธ เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารได้หากจำเป็น^{[ 28 ]}^{[ 29 ]}

ลดกำลังการทำงานเพื่อลดการกัดกร่อน

ในการดำเนินงานช่วงแรก พบว่ามีการออกซิเดชันของส่วนประกอบเหล็กอ่อนอย่างมีนัยสำคัญโดยสารหล่อเย็นคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งจำเป็นต้องลดอุณหภูมิการทำงานและกำลังการผลิต^{[ 30 ]}ตัวอย่างเช่นเครื่องปฏิกรณ์ลาตินาถูกลดกำลังการผลิตลง 24% ในปี 1969 จาก 210 MWe เหลือ 160 MWe โดยการลดอุณหภูมิการทำงานจาก390 เป็น 360 °C (734 เป็น 680 °F ) ^[³¹^]

เครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์เครื่องสุดท้ายที่ยังคงใช้งานอยู่

หน่วยงานกำจัดกากกัมมันตรังสี (NDA) ประกาศเมื่อวันที่ 30 ธันวาคม 2015 ว่า หน่วยที่ 1 ของโรงไฟฟ้า นิวเคลียร์วิลฟาซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์เครื่องสุดท้ายที่ยังคงใช้งานอยู่ ได้ปิดตัวลง หน่วยดังกล่าวผลิตกระแสไฟฟ้าได้นานกว่าที่วางแผนไว้เดิมถึง 5 ปี โรงไฟฟ้านิวเคลียร์วิลฟามีกำหนดปิดตัวลง 2 หน่วยในปลายปี 2012 แต่ NDA ตัดสินใจปิดหน่วยที่ 2 ในเดือนเมษายน 2012 เพื่อให้หน่วยที่ 1 สามารถดำเนินการต่อไปได้ เพื่อใช้ประโยชน์จากเชื้อเพลิงที่มีอยู่ให้เต็มที่ เนื่องจากไม่มีการผลิตเชื้อเพลิงชนิดนี้อีกต่อไปแล้ว^{[ 32 ]}

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทดลอง ขนาดเล็ก 5 เมกะวัตต์ซึ่งใช้แบบจำลองแมกน็อกซ์ ที่ยงบยอนประเทศเกาหลีเหนือยังคงใช้งานอยู่จนถึงปี 2016 .

คำจำกัดความของ Magnox

โลหะผสมแมกน็อกซ์

Magnoxเป็นชื่อของโลหะผสมชนิดหนึ่งซึ่ง ส่วนใหญ่ประกอบด้วย แมกนีเซียม และมี อะลูมิเนียม และโลหะอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อยใช้ในการหุ้ม เชื้อเพลิงโลหะ ยูเรเนียม ที่ไม่เสริมสมรรถนะ ด้วยสารเคลือบที่ไม่เกิดออกซิเดชันเพื่อกักเก็บผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวของนิวเคลียสMagnoxเป็นคำย่อของแมกนีเซียมที่ไม่เกิดออกซิเดชันวัสดุ นี้มีข้อดีคือมีค่าภาคตัดขวางการจับ นิวตรอนต่ำแต่มีข้อเสียที่สำคัญสองประการ:

ข้อจำกัดนี้จะจำกัดอุณหภูมิสูงสุด และด้วยเหตุนี้จึงจำกัดประสิทธิภาพเชิงความร้อนของโรงงานด้วย
มันทำปฏิกิริยากับน้ำ ทำให้ไม่สามารถเก็บเชื้อเพลิงใช้แล้วไว้ใต้น้ำได้ในระยะยาว

เชื้อเพลิงแมกน็อกซ์มีครีบระบายความร้อนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงสุดแม้ในอุณหภูมิการทำงานต่ำ ทำให้ต้นทุนการผลิตสูง ในขณะที่การใช้โลหะยูเรเนียมแทนออกไซด์ทำให้การแปรรูปง่ายขึ้นและต้นทุนถูกลง แต่ความจำเป็นในการแปรรูปเชื้อเพลิงในเวลาอันสั้นหลังจากนำออกจากเครื่องปฏิกรณ์หมายความว่าอันตรายจากผลิตภัณฑ์ฟิสชันนั้นรุนแรง จึงจำเป็นต้องใช้สิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดการระยะไกลที่มีราคาแพงเพื่อรับมือกับอันตรายนี้

พืชแมกน็อกซ์

คำว่าแมกน็อกซ์อาจหมายถึงสิ่งต่อไปนี้โดยคร่าวๆ:

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ของเกาหลีเหนือ 3 เครื่องซึ่งทั้งหมดสร้างขึ้นจากแบบพิมพ์เขียวของเครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์คาลเดอร์ฮอลล์ที่ถูกเปิดเผยแล้ว:
- เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทดลอง ขนาดเล็ก 5 เมกะวัตต์ที่ยงบยอนดำเนินการตั้งแต่ปี 1986 ถึง 1994 และเริ่มเดินเครื่องใหม่อีกครั้งในปี 2003 พลูโทเนียมจากเชื้อเพลิงใช้แล้วของเครื่องปฏิกรณ์นี้ถูกนำไปใช้ใน โครงการอาวุธนิวเคลียร์ ของเกาหลีเหนือ
- โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาด 50 เมกะวัตต์ ซึ่งตั้งอยู่ที่ยงบยอนเช่นกัน เริ่มก่อสร้างในปี 1985 แต่ไม่เคยแล้วเสร็จตามกรอบข้อตกลงระหว่างสหรัฐฯ และเกาหลีเหนือปี 1994
- โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แทชอน ซึ่ง มีกำลังการผลิต 200 เมกะวัตต์การก่อสร้างก็ถูกระงับในปี 1994 เช่นกัน
โรงไฟฟ้า นิวเคลียร์ UNGGจำนวน 9 แห่งที่สร้างขึ้นในฝรั่งเศส ปัจจุบันปิดใช้งานทั้งหมดแล้ว โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เหล่านี้เป็นเครื่องปฏิกรณ์กราไฟต์ระบายความร้อนด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ใช้เชื้อเพลิงโลหะยูเรเนียมธรรมชาติ มีการออกแบบและวัตถุประสงค์คล้ายกับเครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์ของอังกฤษมาก ยกเว้นว่าปลอกหุ้มเชื้อเพลิงเป็น โลหะผสม แมกนีเซียม - เซอร์โคเนียมและแท่งเชื้อเพลิงวางในแนวนอน (แทนที่จะเป็นแนวตั้งเหมือนในเครื่องปฏิกรณ์แมกน็อกซ์)

การปลดประจำการ

หน่วยงานกำจัดกากกัมมันตรังสี (NDA) มีหน้าที่รับผิดชอบในการกำจัดโรงไฟฟ้าแมกน็อกซ์ในสหราชอาณาจักร โดยมีค่าใช้จ่ายโดยประมาณ 12.6 พันล้านปอนด์ มีการถกเถียงกันว่าควรใช้กลยุทธ์การกำจัดกากกัมมันตรังสี 25 ปีหรือ 100 ปี หลังจาก 80 ปี วัสดุกัมมันตรังสีที่มีอายุสั้นในแกนปฏิกรณ์ที่นำเชื้อเพลิงออกแล้วจะสลายตัวจนถึงจุดที่มนุษย์สามารถเข้าถึงโครงสร้างเครื่องปฏิกรณ์ได้ ซึ่งจะช่วยให้งานรื้อถอนง่ายขึ้น กลยุทธ์การกำจัดกากกัมมันตรังสีที่สั้นกว่าจะต้องใช้เทคนิคการรื้อถอนแกนปฏิกรณ์ด้วยหุ่นยนต์^{[ 33 ]}แผนการกำจัดกากกัมมันตรังสีประมาณ 100 ปีในปัจจุบันเรียกว่า Safestore กลยุทธ์ Safestore แบบเลื่อนออกไป 130 ปีก็ได้รับการพิจารณาเช่นกัน โดยคาดว่าจะประหยัดค่าใช้จ่ายได้ 1.4 พันล้านปอนด์ แต่ไม่ได้รับการคัดเลือก^{[ 34 ]}

นอกจากนี้ โรงไฟฟ้า นิวเคลียร์เซลลาฟิลด์ซึ่งมีกิจกรรมต่างๆ รวมถึงการแปรรูปเชื้อเพลิงแมกน็อกซ์ใช้แล้ว มีค่าใช้จ่ายในการรื้อถอนโดยประมาณ 31.5 พันล้านปอนด์ ส่วนเชื้อเพลิงแมกน็อกซ์นั้นผลิตที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สปริงฟิลด์ส ใกล้เมืองเพรสตันมีค่าใช้จ่ายในการรื้อถอนโดยประมาณ 371 ล้านปอนด์ ค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการรื้อถอนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงแมกน็อกซ์น่าจะเกิน 20 พันล้านปอนด์ โดยเฉลี่ยประมาณ 2 พันล้านปอนด์ต่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ยังใช้งานอยู่

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์คาลเดอร์ฮอลล์เปิดใช้งานในปี 1956 ในฐานะโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลก และเป็นส่วนสำคัญของมรดกทางอุตสาหกรรมของสหราชอาณาจักร หน่วยงาน NDA กำลังพิจารณาว่าจะอนุรักษ์เตาปฏิกรณ์หมายเลข 1 ของคาลเดอร์ฮอลล์ไว้เป็นพิพิธภัณฑ์หรือไม่

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แม็กน็อกซ์ทั้งหมดในสหราชอาณาจักร (ยกเว้นคาลเดอร์ฮอลล์) ดำเนินการโดยบริษัท Magnox Ltdซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ NDA

บริษัท Reactor Sites Management Company (RSMC) ซึ่งเป็นบริษัท NDA Site Licence Company (SLC) เดิมทีถือสัญญาในการจัดการ Magnox Ltd ในนามของ NDA ในปี 2550 RSMC ถูกซื้อกิจการโดยEnergySolutions ผู้ให้บริการ ^วงจร เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ของอเมริกา จากBritish Nuclear Fuels [ ^{35 ]}

เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2551 บริษัท Magnox Electric Ltd ได้แยกตัวออกเป็นสองบริษัทที่ได้รับใบอนุญาตด้านนิวเคลียร์ ได้แก่ Magnox North Ltd และ Magnox South Ltd ^{[ 36 ]}

ไซต์ Magnox North

ไซต์ Magnox South

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2554 Magnox North Ltd และ Magnox South Ltd ได้รวมกันเป็นMagnox Ltd [ ^{37 ] หลังจาก}ปัญหาด้านการจัดซื้อและการจัดการสัญญา Magnox Ltd จะกลายเป็นบริษัทในเครือของ NDA ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2562 ^{[ 38 ]}^{[ 39 ]}

รายชื่อเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แม็กน็อกซ์ในสหราชอาณาจักร

ชื่อ	ที่ตั้ง	ตำแหน่งที่ตั้ง (GeoHack)	จำนวนหน่วย	ผลผลิตต่อหน่วย	ผลผลิตรวม	การเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าครั้งแรก	ปิดระบบ
คาลเดอร์ ฮอลล์	ใกล้เมืองไวท์เฮเวน มณฑลคัมเบรีย	NY025042	4	50 เมกะวัตต์	200 เมกะวัตต์	1956	2003
แชปเพิลครอส	ใกล้กับเมืองอันแนนดัมฟรีส์ และแกลโลเวย์	NY216697	4	60 เมกะวัตต์	240 เมกะวัตต์	1959	2004
เบิร์กลีย์	กลอสเตอร์เชอร์	ST659994	2	138 เมกะวัตต์	276 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2505	1989
แบรดเวลล์	ใกล้กับเซาท์มินสเตอร์เอสเซ็กซ์	TM001087	2	121 เมกะวัตต์	242 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2505	2002
ฮันเตอร์สตัน "เอ"	ระหว่างเวสต์คิลไบรด์และแฟร์ลี นอร์ทแอร์เชอร์	NS183513	2	180 เมกะวัตต์	360 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2507	1990
ฮิงค์ลีย์ พอยต์ "เอ"	ใกล้เมืองบริดจ์วอเตอร์มณฑลซอมerset	TR330623	2	235 เมกะวัตต์	470 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2508	1999
Trawsfynydd	กวินเนด	SH690381	2	195 เมกะวัตต์	390 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2508	1991
ดันเจเนส "เอ"	เคนท์	TR074170	2	219 เมกะวัตต์	438 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2509	2006
ไซซ์เวลล์ "เอ"	ใกล้เมืองเลสตันซัฟฟอล์ก	TM472634	2	210 เมกะวัตต์	420 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2509	2006
โอลด์เบอรี	ใกล้กับเมืองธอร์นเบอรี ทางตอนใต้ของกลอสเตอร์เชียร์	ST606945	2	217 เมกะวัตต์	434 เมกะวัตต์	1968	2012
วิลฟา	แองเกิลซีย์	SH350937	2	490 เมกะวัตต์	980 เมกะวัตต์	1971	2015

เครื่องปฏิกรณ์ Magnox ที่ส่งออกจากสหราชอาณาจักร

ชื่อ	ที่ตั้ง	จำนวนหน่วย	ผลผลิตต่อหน่วย	ผลผลิตรวม	การเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าครั้งแรก	ปิดระบบ
ลาติน่า	อิตาลี	1	160 เมกะวัตต์	160 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2506	ปี 1987 หลังจากการลงประชามติเรื่องพลังงานนิวเคลียร์ของอิตาลี
โทไค มูระ	ญี่ปุ่น	1	166 เมกะวัตต์	166 เมกะวัตต์	พ.ศ. 2509	1998

ดูเพิ่มเติม

พลังงานนิวเคลียร์ในสหราชอาณาจักร
UNGGคือเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประเภทเดียวกันที่สร้างขึ้นในฝรั่งเศส
Edge of Darknessเป็นละครโทรทัศน์อังกฤษปี 1985 เกี่ยวกับอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ ซึ่งมีชื่อชั่วคราวว่า "Magnox"

ลิงก์ภายนอก

โซลูชั่นด้านพลังงาน
ข้อมูลสำหรับผู้มีส่วนได้ส่วนเสียในสถานที่ตั้งโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ – ภาพรวมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Magnox แต่ละแห่ง จัดทำโดย British Nuclear Group
รายงานการตรวจสอบความปลอดภัยของ Magnox ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 26 พฤษภาคม 2549 ที่Wayback Machine ฉบับเดือนกันยายน 2543 โดยHSE Nuclear Installations Inspectorate
กลยุทธ์ของบริษัท Magnox Electric plc ในการรื้อถอนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ได้รับใบอนุญาต(เก็บถาวรเมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม 2013 ที่Wayback Machine , กุมภาพันธ์ 2002, หน่วยงานตรวจสอบโรงงานนิวเคลียร์ของ HSE)
การปลดระวางโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบใช้ก๊าซระบายความร้อนด้วยแมกน็อกซ์เชิงพาณิชย์ในสหราชอาณาจักร , จี. โฮลต์, แมกน็อกซ์ อิเล็กทริก, เอกสารการประชุม IAEA, 8–10 กันยายน 1997
ประสบการณ์การใช้งานเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ลาตินา แมกน็อกซ์ระหว่างวันที่ 21-23 กันยายน 1988 โดยองค์การพลังงานไฟฟ้าแห่งชาติ (Ente Nazionale per l'Energia Electrica)
บทวิเคราะห์กระบวนการเสื่อมสภาพและผลกระทบต่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพการทำงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์วิลฟาโดยจอห์น ลาร์จ , 14 มีนาคม 2544 – พร้อมแผนภาพประกอบโดยละเอียด
การออกแบบองค์ประกอบเชื้อเพลิง Magnox – ข้อมูลเชิงลึกด้านพลังงานปรมาณู
เริ่มดำเนินการทำความสะอาดบ่อระบายความร้อนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เซลลาฟิลด์ แมกน็อกซ์แล้ว – วารสารวิศวกรรมนิวเคลียร์นานาชาติ
อันตรายร้ายแรง – วิศวกรรมนิวเคลียร์นานาชาติ
คลังภาพของ British Nuclear Group เก็บถาวรเมื่อวันที่ 2 เมษายน 2549 ที่Wayback Machine – คอลเล็กชันขนาดใหญ่ของภาพถ่ายภายในและภายนอกของโรงไฟฟ้า Magnox ทั้งหมดในสหราชอาณาจักร
SE Jensen และ E. Nonbol (ห้องปฏิบัติการแห่งชาติริโซ) (พฤศจิกายน 1998) คำอธิบายเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบระบายความร้อนด้วยแก๊สชนิดแมกน็อกซ์ (MAGNOX) (PDF) (รายงาน) IAEA. ISBN 87-7893-050-2. NKS/รัก-2(97)TR- C5 สืบค้นเมื่อ17 เมษายน 2014 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[

[ 5 ]

[ 6 ]

[

[ 8 ]

[ 9 ]

[

[ 11 ]

[ 12 ]

13 ] การ

[ 14 ]

[

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[

[ 20 ]

[

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[

[

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

วงจร

[ 36 ]

37 ] หลังจาก

[ 38 ]

[ 39 ]

แม็กน็อกซ์

คำอธิบายทั่วไป

วินด์สเกล