O reator nuclear SL-1 é destruído por uma explosão de vapor no único incidente do reator nos Estados Unidos a causar fatalidades imediatas.
Uma explosão de vapor é uma explosão causada por ebulição violenta ou vaporização de água ou gelo em vapor, ocorrendo quando a água ou o gelo são superaquecidos, rapidamente aquecidos por finos detritos quentes produzidos dentro dele ou aquecidos pela interação de metais fundidos (como em uma explosão de vapor). interação combustível-refrigerante, ou FCI, de barras de combustível de reator nuclear derretidas com água em um núcleo de reator nuclear após uma fusão do núcleo). Vasos de pressão, como reatores de água pressurizada (nucleares), que operam acima da pressão atmosférica também podem fornecer as condições para uma explosão de vapor. A água muda de um sólido ou líquido para um gás com extrema velocidade, aumentando drasticamente em volume. Uma explosão de vapor pulveriza vapor e água fervente e o meio quente que a aqueceu em todas as direções (se não estiver confinado de outra forma, por exemplo, pelas paredes de um recipiente), criando o perigo de queimaduras e queimaduras.
As explosões de vapor não são normalmente explosões químicas, embora várias substâncias reajam quimicamente com o vapor (por exemplo, zircônio e grafite superaquecido reagem com vapor e ar, respectivamente, para liberar hidrogênio, que queima violentamente no ar) de modo que explosões químicas e incêndios podem ocorrer. . Algumas explosões de vapor parecem ser tipos especiais de explosão de vapor em expansão de líquido fervente (BLEVE) e dependem da liberação de superaquecimento armazenado. Mas muitos eventos de grande escala, incluindo acidentes de fundição, mostram evidências de uma frente de liberação de energia se propagando através do material (veja a descrição do FCI abaixo), onde as forças criam fragmentos e misturam a fase quente na volátil fria; e a rápida transferência de calor na frente sustenta a propagação.
Se ocorrer uma explosão de vapor em um tanque confinado de água devido ao rápido aquecimento da água, a onda de pressão e o vapor em rápida expansão podem causar um golpe de aríete grave. Este foi o mecanismo que, em Idaho, EUA, em 1961, fez com que o reator nuclear SL-1 saltasse mais de 2,7 m no ar quando foi destruído por um acidente de criticidade. No caso do SL-1, o combustível e os elementos combustíveis vaporizaram por superaquecimento instantâneo.
Eventos desse tipo geral também são possíveis se o combustível e os elementos combustíveis de um reator nuclear resfriado a líquido derreterem gradualmente. Essas explosões são conhecidas como interações combustível-refrigerante (FCI). Nesses eventos, a passagem da onda de pressão através do material pré-disperso cria forças de fluxo que fragmentam ainda mais o fundido, resultando em uma rápida transferência de calor e, assim, sustentando a onda. Acredita-se que grande parte da destruição física no desastre de Chernobyl, um reator RBMK-1000 moderado com grafite e refrigerado a água leve, tenha sido devido a essa explosão de vapor.
Em um colapso nuclear, o resultado mais grave de uma explosão a vapor é a falha precoce do edifício de contenção. Duas possibilidades são a ejeção em alta pressão de combustível fundido para dentro da contenção, causando rápido aquecimento; ou uma explosão de vapor dentro do navio causando a ejeção de um míssil (como a cabeça superior) dentro e através da contenção. Menos dramático, mas ainda significativo, é que a massa fundida do combustível e do núcleo do reator derrete através do piso do prédio do reator e atinge as águas subterrâneas; uma explosão de vapor poderia ocorrer, mas os detritos provavelmente estariam contidos e, de fato, sendo dispersos, provavelmente seriam resfriados mais facilmente. Consulte WASH-1400 para obter detalhes.
Explosões de vapor são frequentemente encontradas onde lava quente encontra água do mar ou gelo. Tal ocorrência também é chamada de explosão litorânea. Uma perigosa explosão de vapor também pode ser criada quando água líquida ou gelo encontra metal quente e derretido. À medida que a água explode em vapor, ela respinga o metal líquido quente em chamas junto com ela, causando um risco extremo de queimaduras graves para qualquer pessoa localizada nas proximidades e criando um risco de incêndio.
O Reator Estacionário de Baixa Potência Número Um, também conhecido como SL-1 ou Argonne Low Power Reactor (ALPR), foi um reator nuclear experimental do Exército dos Estados Unidos localizado na National Reactor Testing Station (NRTS), base do que hoje é o Idaho Laboratório Nacional, a oeste de Idaho Falls, Idaho, Estados Unidos. É mais conhecido pelo colapso e explosão de vapor que ocorreu às 21h01, na noite de 3 de janeiro de 1961, matando todos os três de seus jovens operadores militares, um dos quais foi preso ao teto da instalação por um reator plugue do vaso. A causa direta foi a retirada indevida da haste de controle central, responsável pela absorção de nêutrons no núcleo do reator. O evento é o único acidente de reator na história dos EUA que resultou em mortes imediatas. O acidente liberou cerca de 80 curies (3,0 TBq) de iodo-131, o que não foi considerado significativo devido à sua localização no remoto deserto alto do leste de Idaho. Cerca de 1.100 curies (41 TBq) de produtos de fissão foram liberados na atmosfera. A instalação que abriga o SL-1, localizada a aproximadamente 65 km a oeste de Idaho Falls, fazia parte do Programa de Energia Nuclear do Exército. O reator destinava-se a fornecer energia elétrica e calor para pequenas instalações militares remotas, como locais de radar perto do Círculo Polar Ártico e aqueles na Linha DEW. A potência projetada era de 3 MW (térmica), mas alguns testes de 4,7 MW foram realizados nos meses anteriores ao acidente. A potência operacional era de 200 kW elétricos e 400 kW térmicos para aquecimento de ambientes. Durante o acidente, o nível de energia do núcleo atingiu quase 20 GW em apenas quatro milissegundos, precipitando a explosão de vapor.