Una explosión de vapor es una explosión causada por la ebullición violenta o el destello de agua o hielo en vapor, que ocurre cuando el agua o el hielo se sobrecalientan, se calientan rápidamente por los desechos finos calientes que se producen en su interior o se calientan por la interacción de metales fundidos (como en un interacción combustible-refrigerante, o FCI, de barras de combustible de reactor nuclear fundido con agua en el núcleo de un reactor nuclear después de una fusión del núcleo). Los recipientes a presión, como los reactores de agua a presión (nucleares), que funcionan por encima de la presión atmosférica, también pueden proporcionar las condiciones para una explosión de vapor. El agua cambia de sólido o líquido a gas con extrema velocidad, aumentando dramáticamente en volumen. Una explosión de vapor rocía vapor y agua hirviendo y el medio caliente que lo calentó en todas las direcciones (si no está confinado, por ejemplo, por las paredes de un recipiente), creando un peligro de escaldadura y quemadura.

Las explosiones de vapor normalmente no son explosiones químicas, aunque una serie de sustancias reaccionan químicamente con el vapor (por ejemplo, el zirconio y el grafito sobrecalentado reaccionan con el vapor y el aire respectivamente para liberar hidrógeno, que se quema violentamente en el aire), por lo que pueden producirse explosiones químicas e incendios. . Algunas explosiones de vapor parecen ser tipos especiales de explosión de vapor en expansión de líquido en ebullición (BLEVE) y dependen de la liberación de sobrecalentamiento almacenado. Pero muchos eventos a gran escala, incluidos los accidentes de fundición, muestran evidencia de un frente de liberación de energía que se propaga a través del material (consulte la descripción de FCI a continuación), donde las fuerzas crean fragmentos y mezclan la fase caliente con la fría volátil; y la rápida transferencia de calor en el frente sostiene la propagación.

Si ocurre una explosión de vapor en un tanque confinado de agua debido al rápido calentamiento del agua, la onda de presión y el vapor que se expande rápidamente pueden causar un golpe de ariete severo. Este fue el mecanismo que, en Idaho, EE. UU., en 1961, hizo que la vasija del reactor nuclear SL-1 saltara más de 2,7 m (9 pies) en el aire cuando fue destruida por un accidente de criticidad. En el caso del SL-1, el combustible y los elementos combustibles se vaporizaron por sobrecalentamiento instantáneo.

Los eventos de este tipo general también son posibles si el combustible y los elementos combustibles de un reactor nuclear refrigerado por líquido se derriten gradualmente. Tales explosiones se conocen como interacciones combustible-refrigerante (FCI). En estos casos, el paso de la onda de presión a través del material predispersado crea fuerzas de flujo que fragmentan aún más la masa fundida, lo que da como resultado una rápida transferencia de calor y, por lo tanto, mantiene la onda. Se cree que gran parte de la destrucción física en el desastre de Chernobyl, un reactor RBMK-1000 moderado con grafito y enfriado por agua ligera, se debió a una explosión de vapor de este tipo.

En una fusión nuclear, el resultado más grave de una explosión de vapor es la falla temprana del edificio de contención. Dos posibilidades son la eyección a alta presión de combustible fundido en la contención, provocando un rápido calentamiento; o una explosión de vapor en el interior de la embarcación que provoque la expulsión de un misil (como la cabeza superior) hacia ya través de la contención. Menos dramático pero aún significativo es que la masa fundida del combustible y el núcleo del reactor se derrite a través del piso del edificio del reactor y llega al agua subterránea; podría ocurrir una explosión de vapor, pero los escombros probablemente quedarían contenidos y, de hecho, al dispersarse, probablemente se enfriarían más fácilmente. Ver WASH-1400 para más detalles.

Las explosiones de vapor se encuentran a menudo donde la lava caliente se encuentra con el agua de mar o el hielo. Tal ocurrencia también se llama explosión litoral. También se puede crear una peligrosa explosión de vapor cuando el agua líquida o el hielo se encuentran con metal fundido caliente. A medida que el agua se convierte en vapor, salpica el metal líquido ardiente junto con ella, lo que provoca un riesgo extremo de quemaduras graves para cualquier persona que se encuentre cerca y crea un peligro de incendio.

El reactor estacionario de baja potencia número uno, también conocido como SL-1 o el reactor de baja potencia Argonne (ALPR), fue un reactor nuclear experimental del Ejército de los Estados Unidos ubicado en la Estación Nacional de Pruebas de Reactores (NRTS), base de lo que ahora es el Idaho Laboratorio Nacional, al oeste de Idaho Falls, Idaho, Estados Unidos. Es mejor conocido por la fusión y explosión de vapor que ocurrió a las 9:01 p. m., en la noche del 3 de enero de 1961, matando a sus tres jóvenes operadores militares, uno de los cuales quedó clavado al techo de la instalación por un reactor. tapón del vaso. La causa directa fue el retiro inadecuado de la barra de control central, encargada de absorber los neutrones en el núcleo del reactor. El evento es el único accidente de un reactor en la historia de los EE. UU. Que resultó en muertes inmediatas. El accidente liberó alrededor de 80 curies (3,0 TBq) de yodo-131, que no se consideró significativo debido a su ubicación en el remoto desierto alto del este de Idaho. Aproximadamente 1100 curies (41 TBq) de productos de fisión fueron liberados a la atmósfera. La instalación que alberga SL-1, ubicada aproximadamente a 40 millas (65 km) al oeste de Idaho Falls, formaba parte del Programa de Energía Nuclear del Ejército. El reactor estaba destinado a proporcionar energía eléctrica y calor para instalaciones militares pequeñas y remotas, como sitios de radar cerca del Círculo Polar Ártico y aquellos en la Línea DEW. La potencia de diseño era de 3 MW (térmicos), pero en los meses previos al accidente se realizaron pruebas de 4,7 MW. La potencia operativa fue de 200 kW eléctricos y 400 kW térmicos para calefacción de espacios. Durante el accidente, el nivel de energía del núcleo alcanzó casi 20 GW en solo cuatro milisegundos, lo que precipitó la explosión de vapor.