Le réacteur nucléaire SL-1 est détruit par une explosion de vapeur dans le seul incident de réacteur aux États-Unis à causer des décès immédiats.
Une explosion de vapeur est une explosion provoquée par une violente ébullition ou un flash d'eau ou de glace en vapeur, se produisant lorsque l'eau ou la glace est soit surchauffée, soit rapidement chauffée par de fins débris chauds produits à l'intérieur, soit chauffée par l'interaction de métaux en fusion (comme dans un interaction combustible-réfrigérant, ou FCI, des barres de combustible fondues d'un réacteur nucléaire avec de l'eau dans le cœur d'un réacteur nucléaire après une fusion du cœur). Les récipients sous pression, tels que les réacteurs à eau sous pression (nucléaires), qui fonctionnent au-dessus de la pression atmosphérique peuvent également fournir les conditions d'une explosion de vapeur. L'eau passe d'un solide ou d'un liquide à un gaz à une vitesse extrême, augmentant considérablement en volume. Une explosion de vapeur pulvérise de la vapeur et de l'eau bouillante et le milieu chaud qui l'a chauffé dans toutes les directions (s'il n'est pas autrement confiné, par exemple par les parois d'un récipient), créant un risque d'échaudure et de brûlure.
Les explosions de vapeur ne sont normalement pas des explosions chimiques, bien qu'un certain nombre de substances réagissent chimiquement avec la vapeur (par exemple, le zirconium et le graphite surchauffé réagissent respectivement avec la vapeur et l'air pour dégager de l'hydrogène, qui brûle violemment dans l'air) de sorte que des explosions chimiques et des incendies peuvent suivre . Certaines explosions de vapeur semblent être des types spéciaux d' explosion de vapeur en expansion de liquide bouillant (BLEVE) et reposent sur la libération de la surchauffe stockée. Mais de nombreux événements à grande échelle, y compris des accidents de fonderie, montrent la preuve d'un front de libération d'énergie se propageant à travers le matériau (voir la description de FCI ci-dessous), où les forces créent des fragments et mélangent la phase chaude dans la phase froide volatile ; et le transfert de chaleur rapide à l'avant soutient la propagation.
Si une explosion de vapeur se produit dans un réservoir d'eau confiné en raison du réchauffement rapide de l'eau, l'onde de pression et la vapeur en expansion rapide peuvent provoquer de graves coups de bélier. C'est le mécanisme qui, dans l'Idaho, aux États-Unis, en 1961, a fait sauter la cuve du réacteur nucléaire SL-1 de plus de 9 pieds (2,7 m) dans les airs lorsqu'elle a été détruite par un accident de criticité. Dans le cas de SL-1, le combustible et les éléments combustibles se sont vaporisés à cause d'une surchauffe instantanée.
Des événements de ce type général sont également possibles si le combustible et les éléments combustibles d'un réacteur nucléaire refroidi par liquide fondent progressivement. De telles explosions sont connues sous le nom d'interactions carburant-réfrigérant (FCI). Dans ces événements, le passage de l'onde de pression à travers le matériau prédispersé crée des forces d'écoulement qui fragmentent davantage la masse fondue, entraînant un transfert de chaleur rapide et entretenant ainsi l'onde. On pense qu'une grande partie de la destruction physique lors de la catastrophe de Tchernobyl , un réacteur RBMK-1000 modéré au graphite et refroidi à l'eau légère, est due à une telle explosion de vapeur.
Lors d'une fusion nucléaire, le résultat le plus grave d'une explosion de vapeur est la défaillance précoce de l'enceinte de confinement. Deux possibilités sont l'éjection à haute pression du combustible en fusion dans l'enceinte, provoquant un échauffement rapide ; ou une explosion de vapeur dans la cuve provoquant l'éjection d'un missile (comme la tête supérieure) dans et à travers l'enceinte de confinement. Moins dramatique mais toujours significatif est que la masse fondue de combustible et du cœur du réacteur fond à travers le sol du bâtiment du réacteur et atteint les eaux souterraines ; une explosion de vapeur pourrait se produire, mais les débris seraient probablement contenus et, en fait, étant dispersés, ils seraient probablement plus facilement refroidis. Voir WASH-1400 pour plus de détails.
Les explosions de vapeur se produisent souvent là où la lave chaude rencontre l'eau de mer ou la glace. Un tel événement est également appelé explosion littorale. Une dangereuse explosion de vapeur peut également se produire lorsque de l'eau liquide ou de la glace rencontre du métal chaud et fondu. Lorsque l'eau explose en vapeur, elle éclabousse le métal liquide brûlant avec elle, provoquant un risque extrême de brûlures graves pour toute personne située à proximité et créant un risque d'incendie.
Le réacteur stationnaire de faible puissance numéro un, également connu sous le nom de SL-1 ou Argonne Low Power Reactor (ALPR), était un réacteur nucléaire expérimental de l'armée américaine situé à la National Reactor Testing Station (NRTS), base de ce qui est maintenant l'Idaho. Laboratoire national, à l'ouest d'Idaho Falls, Idaho, États-Unis. Il est surtout connu pour la fusion et l'explosion de vapeur qui se sont produites à 21h01, dans la nuit du 3 janvier 1961, tuant ses trois jeunes opérateurs militaires, dont l'un a été épinglé au plafond de l'installation par un réacteur. bouchon de vaisseau. La cause directe est le mauvais retrait de la barre de commande centrale, responsable de l'absorption des neutrons dans le cœur du réacteur. L'événement est le seul accident de réacteur de l'histoire des États-Unis à avoir entraîné des décès immédiats. L'accident a libéré environ 80 curies (3,0 TBq) d'iode-131, ce qui n'a pas été considéré comme significatif en raison de son emplacement dans le haut désert éloigné de l'est de l'Idaho. Environ 1 100 curies (41 TBq) de produits de fission ont été libérés dans l'atmosphère. L'installation abritant SL-1, située à environ 65 km à l'ouest d'Idaho Falls, faisait partie du programme d'énergie nucléaire de l'armée. Le réacteur était destiné à fournir de l'électricité et de la chaleur à de petites installations militaires éloignées, telles que des sites radar près du cercle polaire arctique et ceux de la ligne DEW. La puissance de conception était de 3 MW (thermique), mais des tests de 4,7 MW ont été effectués dans les mois précédant l'accident. La puissance de fonctionnement était de 200 kW électriques et de 400 kW thermiques pour le chauffage des locaux. Lors de l'accident, la puissance du cœur a atteint près de 20 GW en seulement quatre millisecondes, précipitant l'explosion de vapeur.