สแครมหรือSCRAMคือการปิดระบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ฉุกเฉิน โดยการยุติปฏิกิริยาฟิชชันนอกจากนี้ยังเป็นชื่อที่ใช้เรียกสวิตช์ปิดระบบ แบบควบคุมด้วยมือ ซึ่งเริ่มการปิดระบบ ในการดำเนินงานเครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์ การปิดระบบประเภทนี้มักเรียกว่า "สแครม" ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดและ " การหยุด เครื่องปฏิกรณ์ " ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงในหลายกรณี สแครมเป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนการปิดระบบตามปกติซึ่งใช้เพื่อทดสอบระบบปิดระบบฉุกเฉิน

ไม่มีที่มาที่แน่ชัดสำหรับคำนี้ทอม เวลล็อค นักประวัติศาสตร์ของคณะกรรมการกำกับดูแลนิวเคลียร์ แห่งสหรัฐอเมริกาตั้งข้อสังเกตว่า scramเป็นคำแสลงในภาษาอังกฤษที่หมายถึงการออกไปอย่างรวดเร็วและเร่งด่วน (เช่น การรีบหนี) และเขาอ้างว่านี่เป็นพื้นฐานดั้งเดิมและน่าจะถูกต้องที่สุดสำหรับการใช้scramในบริบททางเทคนิค^{[ 1 ]}

บางครั้ง Scram ถูกอ้างว่าเป็นคำย่อของsafety control rod axe manหรือsafety cut rope axe manซึ่งเชื่อกันว่าคิดค้นโดยEnrico Fermiเมื่อเขากำกับดูแลการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องแรกของโลกแกนกลาง ซึ่งสร้างอยู่ใต้ที่นั่งผู้ชมใน Stagg Fieldของมหาวิทยาลัยชิคาโกมีแท่งควบคุม จริง ผูกติดกับเชือกโดยมีคนถือขวานยืนอยู่ข้างๆ การตัดเชือกหมายความว่าแท่งจะตกลงมาตามแรงโน้มถ่วงลงสู่แกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์ ทำให้เครื่องปฏิกรณ์หยุดทำงาน^{[ 2 ]}คนถือขวานในปฏิกิริยาลูกโซ่ ครั้งแรก คือNorman Hilberryในจดหมายถึง Raymond Murray (21 มกราคม 1981) Hilberry เขียนว่า:

ในบ่ายวันที่ 2 ธันวาคม ค.ศ. 1942เมื่อผมปรากฏตัวที่ระเบียงผมถูกพาไปที่ราวระเบียง ได้รับขวานดับเพลิงที่ลับคมอย่างดี และถูกบอกว่า "ถ้าแท่งนิรภัยไม่ทำงาน ให้ตัดเชือกป่าน นั่น " แท่งนิรภัยทำงานได้ตามปกติ เชือกจึงไม่ถูกตัด... ผมไม่คิดว่าผมเคยรู้สึกโง่เขลาเท่าตอนนั้นมาก่อน... ผมไม่ได้ยินเรื่องราวของ SCRAM [Safety Control Rod Axe Man] จนกระทั่งหลายปีต่อมา วันหนึ่งเพื่อนร่วมงานคนหนึ่งของผมที่เคยอยู่ใน ทีมก่อสร้าง ของซินน์เรียกผมว่า มิสเตอร์สแครม ผมถามเขาว่า "ทำไมล่ะ?" แล้วเรื่องราวก็เริ่มต้นขึ้น

Leona Marshall Libbyซึ่งอยู่ในเหตุการณ์วันนั้นที่ Chicago Pile เล่าว่า^{[ 3 ]}คำนี้ถูกคิดค้นโดยVolney Wilsonซึ่งเป็นผู้นำทีมที่ออกแบบวงจรแท่งควบคุม:

แท่งนิรภัยถูกเคลือบด้วยฟอยล์แคดเมียม และโลหะนี้ดูดซับนิวตรอนจำนวนมากจนทำให้ปฏิกิริยาลูกโซ่หยุดลง วอลนีย์ วิลสัน เรียกแท่งเหล่านี้ว่า "แท่งสแครม" เขาบอกว่ากองนิวเคลียร์ "สแครม" และแท่งเหล่านั้น "สแครม" เข้าไปในกองนิวเคลียร์

พยานคนอื่นๆ ในวันนั้นเห็นด้วยกับลิบบี้ที่ระบุว่าคำว่า "scram" มาจากวิลสัน เวลล็อคเขียนว่าวอร์เรน ไนเยอร์ นักศึกษาที่ทำงานประกอบกอง ก็ระบุว่าคำนี้มาจากวิลสันเช่นกัน: "คำนี้เกิดขึ้นในการสนทนาระหว่างดร.วิลสัน หัวหน้ากลุ่มเครื่องมือและการควบคุม กับสมาชิกหลายคนในกลุ่มของเขา" ไนเยอร์เขียน "กลุ่มตัดสินใจที่จะมีปุ่มขนาดใหญ่ไว้กดเพื่อขับทั้งแท่งควบคุมและแท่งนิรภัยเข้าไป จะเรียกมันว่าอะไรดี? 'หลังจากที่เรากดปุ่มแล้ว เราจะทำอะไรต่อ?' มีคนถาม 'Scram ออกไปจากที่นี่!' วิลสันกล่าว บิล โอเวอร์เบ็ค สมาชิกอีกคนในกลุ่มนั้นกล่าวว่า 'ตกลง ฉันจะเรียกมันว่า SCRAM ' " ^{[ 4 ]}

การอ้างอิงถึง "scram" ครั้งแรกสุดในทีม Chicago Pile นั้นเกี่ยวข้องกับวงจรปิดระบบของ Wilson ไม่ใช่ Hilberry ใน รายงานของ คณะกรรมการพลังงานปรมาณูแห่งสหรัฐอเมริกา (AEC) ปี 1952 โดย Fermi ทาง AEC ได้เปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับ Chicago Pile รายงานดังกล่าวมีส่วนหนึ่งที่เขียนโดยทีมของ Wilson ไม่นานหลังจากที่ Chicago Pile ประสบความสำเร็จในการสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ยั่งยืนด้วยตนเองในวันที่ 2 ธันวาคม 1942 ซึ่งรวมถึงแผนผังวงจรควบคุมแท่งที่มีสาย "SCRAM" ที่ระบุไว้อย่างชัดเจน (ดูภาพด้านขวาและหน้า 37 และ 48) ^{[ 5 ]}

ชื่อภาษารัสเซีย AZ-5 ( АЗ-5ในภาษาซีริลลิก ) เป็นตัวย่อของаварийная защита 5-й категории ( avariynaya zashhchita 5-y kategorii ) ซึ่งแปลว่า "การคุ้มครองเหตุฉุกเฉินประเภทที่ 5" ในภาษาอังกฤษ^{[ 6 ]}

ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทุกชนิด การหยุดปฏิกิริยาอย่างฉับพลัน (scram) ทำได้โดยการใส่ สาร ที่มีปฏิกิริยา เชิงลบปริมาณมาก เข้าไปตรงกลางของวัสดุฟิสไซล์ เพื่อยุติปฏิกิริยาฟิสชันทันที ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา การหยุดปฏิกิริยา ทำได้โดยการใส่แท่งควบคุมที่ดูดซับนิวตรอนเข้าไปในแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์ แม้ว่ากลไกการใส่แท่งควบคุมจะแตกต่างกันไปตามชนิดของเครื่องปฏิกรณ์ก็ตาม ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงแท่งควบคุมจะถูกยึดไว้เหนือแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์ด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า โดยอาศัยทั้งน้ำหนักของแท่งควบคุมเองและสปริงที่ทรงพลัง การหยุดปฏิกิริยาอย่างฉับพลันถูกออกแบบมาเพื่อปลดแท่งควบคุมออกจากมอเตอร์เหล่านั้น และปล่อยให้น้ำหนักของแท่งควบคุมและสปริงผลักดันแท่งควบคุมเข้าไปในแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์ ทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์หยุดลงอย่างรวดเร็วโดยการดูดซับนิวตรอนที่ปลดปล่อยออกมา การออกแบบอีกแบบหนึ่งใช้แม่เหล็กไฟฟ้าในการยึดแท่งควบคุมไว้ และหากกระแสไฟฟ้าถูกตัด แท่งควบคุมจะถูกใส่เข้าไปโดยอัตโนมัติและทันที

ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดแท่งควบคุมจะถูกสอดเข้าไปจากด้านล่างของตัวถังเครื่องปฏิกรณ์ ในกรณีนี้ หน่วยควบคุมไฮดรอลิกที่มีถังเก็บแรงดันจะให้แรงดันเพื่อสอดแท่งควบคุมเข้าไปอย่างรวดเร็วเมื่อกระแสไฟฟ้าถูกตัดขาด ทั้งในเครื่องปฏิกรณ์น้ำอัดความดัน (PWR) และเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด (BWR) จะมีระบบสำรอง (และบ่อยครั้งที่มีระบบที่สามด้วย) ที่จะสอดแท่งควบคุมเข้าไปในกรณีที่การสอดแท่งควบคุมอย่างรวดเร็วในระบบหลักไม่ทำงานอย่างทันท่วงทีและสมบูรณ์

สารดูดซับนิวตรอนเหลว ( สารพิษนิวตรอน ) ยังถูกนำมาใช้ในระบบปิดเครื่องอย่างรวดเร็วสำหรับเครื่องปฏิกรณ์น้ำหนักและน้ำเบาด้วย หลังจากเกิดภาวะขัดข้อง หากเครื่องปฏิกรณ์ (หรือส่วนใดส่วนหนึ่งของเครื่องปฏิกรณ์) ยังไม่ต่ำกว่าขีดจำกัดการปิดเครื่อง (กล่าวคือ อาจกลับเข้าสู่สภาวะวิกฤตได้เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของปฏิกิริยาจากระบบระบายความร้อน การสลายตัวของสารพิษ หรือสภาวะที่ไม่สามารถควบคุมได้อื่นๆ) ผู้ปฏิบัติงานสามารถฉีดสารละลายที่มีสารพิษนิวตรอนเข้าไปในสารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์โดยตรงได้

สารละลายดูดซับนิวตรอนเป็นสารละลายในน้ำที่มีสารเคมีที่ดูดซับนิวตรอน เช่นบอแรกซ์ที่ใช้ในครัวเรือนทั่วไปโซเดียมโพลีบอเรตกรดบอริกหรือแกโดลิเนียมไนเตรต ซึ่งจะทำให้ การเพิ่มจำนวนของนิวตรอนลดลงและทำให้เครื่องปฏิกรณ์หยุดทำงานโดยไม่ต้องใช้แท่งควบคุม ในเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำอัดความดัน (PWR) สารละลายดูดซับนิวตรอนเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในถังความดัน (เรียกว่าถังสะสม) ที่เชื่อมต่อกับระบบหล่อเย็นหลักผ่านวาล์ว ระดับของสารดูดซับนิวตรอนที่แตกต่างกันจะถูกรักษาไว้ในระบบหล่อเย็นหลักตลอดเวลา และจะเพิ่มขึ้นโดยใช้ถังสะสมในกรณีที่แท่งควบคุมทั้งหมดไม่สามารถเสียบเข้าไปได้ ซึ่งจะทำให้เครื่องปฏิกรณ์มีอุณหภูมิต่ำกว่าขีดจำกัดการหยุดทำงานทันที

ใน BWR สารดูดซับนิวตรอนที่ละลายได้จะพบอยู่ในระบบควบคุมของเหลวสำรองซึ่งใช้ปั๊มฉีดแบบใช้แบตเตอรี่สำรอง หรือในรุ่นล่าสุด ใช้ก๊าซไนโตรเจนแรงดันสูงเพื่อฉีดสารละลายดูดซับนิวตรอนเข้าไปในถังปฏิกรณ์โดยต้านทานแรงดันภายในใดๆ เนื่องจากระบบเหล่านี้อาจทำให้การเริ่มต้นใหม่ของปฏิกรณ์ล่าช้า จึงใช้เฉพาะเมื่อการใส่แท่งควบคุมล้มเหลวเท่านั้น ความกังวลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งใน BWR ซึ่งการฉีดโบรอนเหลวจะทำให้เกิดการตกตะกอนของสารประกอบโบรอนแข็งบนปลอกเชื้อเพลิง^{[ 7 ]}ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ปฏิกรณ์เริ่มต้นใหม่ได้จนกว่าจะกำจัดคราบโบรอนออกไป

ในแบบจำลองเครื่องปฏิกรณ์ส่วนใหญ่ ขั้นตอนการหยุดทำงานตามปกติจะใช้กลไกฉุกเฉิน (scram) เพื่อใส่แท่งควบคุม เนื่องจากเป็นวิธีที่เชื่อถือได้มากที่สุดในการใส่แท่งควบคุมเข้าไปจนสุด และป้องกันความเป็นไปได้ที่จะดึงแท่งควบคุมออกโดยไม่ตั้งใจระหว่างหรือหลังการหยุดทำงาน

ในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่น มีตัวเลือกหลายอย่างสำหรับระบบที่เรียกว่า "plasma scram" ซึ่งรวมถึงการตัดเชื้อเพลิงทั้งหมดและการระดมยิงเม็ดสิ่งเจือปนไครโอเจนิก^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

นิวตรอนส่วนใหญ่ในเครื่องปฏิกรณ์เป็นนิวตรอนแบบทันทีนั่นคือนิวตรอนที่ผลิตขึ้นโดยตรงจากปฏิกิริยาฟิชชัน นิวตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะหลุดเข้าไปในตัวหน่วงก่อนที่จะถูกจับโดยเฉลี่ยแล้วต้องใช้เวลาประมาณ 13 ไมโครวินาทีเพื่อให้นิวตรอนช้าลงโดยตัวหน่วงมากพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่อง ซึ่งทำให้การใส่ตัวดูดซับนิวตรอนมีผลต่อเครื่องปฏิกรณ์อย่างรวดเร็ว^{[ 12 ]}

ผลที่ตามมาคือ เมื่อเครื่องปฏิกรณ์ถูกหยุดทำงาน พลังงานของเครื่องปฏิกรณ์จะลดลงอย่างมากเกือบจะในทันที นิวตรอนเพียงเล็กน้อย (ประมาณ 0.65%) ในเครื่องปฏิกรณ์พลังงานทั่วไปมาจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีของผลิตภัณฑ์ฟิสชัน นิวตรอน ที่ล่าช้า เหล่านี้ ซึ่งถูกปล่อยออกมาด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า จะจำกัดอัตราการปิดเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์^{[ 12 ]}

เนื่องจากข้อบกพร่องในการออกแบบแท่งควบคุมดั้งเดิม การสตาร์ท เครื่องปฏิกรณ์ RBMK อย่างกะทันหัน อาจทำให้ค่าปฏิกิริยาสูงขึ้นถึงระดับอันตรายก่อนที่จะลดลง เรื่องนี้ถูกสังเกตเห็นเมื่อเกิดไฟกระชากขณะเริ่มเดินเครื่องโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อิกนาลินาหน่วยที่ 1 ในปี 1983 และในวันที่ 26 เมษายน 1986 เกิด ภัยพิบัติเชอร์โนบิลขึ้นเนื่องจากระบบปิดเครื่องที่บกพร่องอย่างร้ายแรง หลังจากระบบปิดเครื่อง AZ-5 เริ่มทำงานเนื่องจากแกนกลางร้อนจัด ต่อมาเครื่องปฏิกรณ์ RBMK จึงได้รับการปรับปรุงแก้ไขข้อบกพร่องดังกล่าว หรือไม่ก็ถูกปลดระวาง

ความร้อนทั้งหมดในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ไม่ได้เกิดจากปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ระบบหยุดการทำงานฉุกเฉิน (scram) ออกแบบมาเพื่อหยุดยั้ง สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ถูกหยุดการทำงานฉุกเฉินหลังจากรักษาระดับกำลังไฟฟ้าคงที่มาเป็นเวลานาน (มากกว่า 100 ชั่วโมง) ประมาณ 7% ของกำลังไฟฟ้าในสภาวะคงที่จะยังคงเหลืออยู่หลังจากการปิดระบบครั้งแรกเนื่องจากการสลายตัวของผลิตภัณฑ์ฟิสชันที่ไม่สามารถหยุดยั้งได้ สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ไม่เคยมีประวัติการรักษาระดับกำลังไฟฟ้าคงที่มาก่อน เปอร์เซ็นต์ที่แน่นอนจะถูกกำหนดโดยความเข้มข้นและครึ่งชีวิตของผลิตภัณฑ์ฟิสชันแต่ละชนิดในแกนกลาง ณ เวลาที่เกิดการหยุดการทำงานฉุกเฉิน

พลังงานที่เกิดจากความร้อนจากการสลายตัวจะลดลงเมื่อผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวของนิวเคลียสสลายตัว แต่พลังงานดังกล่าวมีปริมาณมากพอที่หากไม่กำจัดความร้อนจากการสลายตัวออกไป อาจทำให้อุณหภูมิของแกนปฏิกรณ์สูงขึ้นจนถึงระดับอันตราย และเป็นสาเหตุของอุบัติเหตุนิวเคลียร์หลายครั้งรวมถึงอุบัติเหตุนิวเคลียร์ที่ทรีไมล์ไอส์แลนด์และฟุ กุชิมะ 1

• หลุมไอโอดีน  – ปัญหาในการเริ่มต้นการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
• สวิตช์ปิดระบบ  – กลไกความปลอดภัยสำหรับปิดระบบอย่างรวดเร็ว
• เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์  – อุปกรณ์สำหรับควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์
• ระบบความปลอดภัยของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์  – ระบบความปลอดภัยทางนิวเคลียร์ในสหรัฐอเมริกา
• เซอร์เกย์ เปรมินิน  – ทหารเรือโซเวียตรัสเซีย (ค.ศ. 1965–1986) ได้รับพระราชทานบรรดาศักดิ์วีรบุรุษแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย หลังเสียชีวิต จากการปฏิบัติภารกิจ SCRAM ด้วยมือบนเรือดำน้ำK-219ในปี ค.ศ. 1986
• ภัยพิบัติเชอร์โนบิล  – อุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ในสหภาพโซเวียตเมื่อปี 1986

ลองค้นหาคำว่า SCRAMใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับSCRAM

• คำศัพท์ NRC: Scram
• คำว่า " Scram Switch " ในThe Jargon File