Национальный исследовательский универсальный реактор
46 ° 3'15,53 "с.ш. 77 ° 21'52,12" з.д. / 46,0543139 ° с.ш. 77,3644778 ° з.д. Национальный исследовательский универсальный ( NRU ) реактор 135 МВт, — ядерный исследовательский реактор мощностью построенный в лабораториях Чок-Ривер , Онтарио , одном из . национальных научных центров Канады Это был многоцелевой научный центр, выполнявший три основные функции. Ежегодно в результате него образуются радионуклиды, используемые для лечения или диагностики более 20 миллионов человек в 80 странах (и, в меньшей степени, другие изотопы, используемые в немедицинских целях). Это был источник нейтронов для NRC Канадского центра нейтронных пучков : центра исследования материалов, выросшего из работы Бертрама Брокгауза , получившего Нобелевскую премию . Это был испытательный стенд компании Atomic Energy of Canada Limited для разработки топлива и материалов для реактора CANDU . На момент вывода из эксплуатации 31 марта 2018 года это был старейший действующий ядерный реактор в мире.
История
[ редактировать ]Проектирование реактора NRU было начато в 1949 году. По сути, это канадская конструкция, значительно усовершенствованная по сравнению с NRX . [ 1 ] Он был построен как преемник реактора NRX в рамках Проекта по атомной энергии Национального исследовательского совета Канады в лабораториях Чок-Ривер . Реактор NRX в мире был самым интенсивным источником нейтронов , когда он начал работу в 1947 году. [ 2 ] Было неизвестно, как долго будет работать исследовательский реактор , поэтому руководство Chalk River Laboratories начало планировать реактор НИУ, чтобы обеспечить непрерывность исследовательских программ. [ 2 ]
NRU начал самостоятельную работу (или стал «критическим») 3 ноября 1957 года, через десять лет после NRX , и был в десять раз мощнее. Первоначально он проектировался как реактор мощностью 200 МВт, работающий на природном уране . НРУ был переведен на мощность 60 МВт с высокообогащенным урановым (ВОУ) топливом в 1964 году и в третий раз переведен в 1991 году на мощность 135 МВт, работающую на низкообогащенном урановом (НОУ) топливе.
В субботу, 24 мая 1958 года, в НИУ произошла крупная авария . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Поврежденный урановый топливный стержень загорелся и разорвался надвое при извлечении из активной зоны. Пожар удалось потушить, однако значительное количество радиоактивных продуктов сгорания загрязнило внутренние помещения реакторного здания и, в меньшей степени, территорию прилегающей к нему лабораторной площадки. Уборка и ремонт заняли три месяца. НИУ снова заработал в августе 1958 года. Были приняты меры, чтобы никто не подвергся опасному уровню радиации, а персонал, участвовавший в очистке, находился под наблюдением в течение следующих десятилетий. [ 6 ] У капрала по имени Бьярни Ганнибал Полсон, присутствовавшего на зачистке, развился необычный рак кожи, и он получил пенсию по инвалидности. [ 7 ] [ 8 ]
НИУ Каландрия , сосуд, в котором проводятся ядерные реакции, сделана из алюминия и была заменена в 1971 году из-за коррозии. С тех пор каландрия не заменялась, хотя, вероятно, потребуется вторая замена. Преимущество конструкции НИУ в том, что ее можно разобрать для модернизации и ремонта.
В октябре 1986 года реактор НИУ был признан Американским ядерным обществом исторической достопримечательностью ядерной энергетики . [ 9 ] С тех пор, как NRX был выведен из эксплуатации в 1992 году, после 45 лет службы, у NRU не было резервного копирования.
В 1994 году Бертрам Брокхаус был удостоен Нобелевской премии по физике за новаторские работы, выполненные в реакторах NRX и NRU в 1950-х годах. Он породил научную технику, которая сейчас используется во всем мире. [ 10 ]
В 1996 году AECL проинформировала Канадскую комиссию по ядерной безопасности (тогда известную как Совет по контролю за атомной энергией ), что эксплуатация реактора NRU не будет продолжаться после 31 декабря 2005 года. Ожидалось, что за это время будет построена заменяющая установка. Однако замена не была построена, и в 2003 году AECL сообщила CNSC, что они намерены продолжить эксплуатацию реактора НИУ после декабря 2005 года. Лицензия на эксплуатацию была первоначально продлена до 31 июля 2006 года, а продление лицензии на 63 месяца было получено в Июль 2006 г., разрешающий работу НИУ до 31 октября 2011 г. [ 11 ]
В мае 2007 года НИУ установил новый рекорд по производству медицинских изотопов. [ 12 ]
новый прибор рассеяния нейтронов . В июне 2007 года в НИУ открылся [ 13 ] Нейтронный рефлектометр D3 предназначен для исследования поверхностей, тонких пленок и интерфейсов. Метод нейтронной рефлектометрии способен предоставить уникальную информацию о материалах в нанометровом масштабе.
закрытие в 2007 году
[ редактировать ]18 ноября 2007 года реактор НИУ был остановлен на профилактические работы. Это отключение было добровольно продлено, когда компания AECL решила установить сейсмобезопасные системы аварийного электропитания (EPS) на двух охлаждающих насосах реактора (в дополнение к уже имеющимся системам резервного электропитания переменного и постоянного тока), как того требовало ее эксплуатационная деятельность в августе 2006 года. продление лицензии Канадской комиссией по ядерной безопасности (CNSC). Это привело к всемирной нехватке радиоизотопов для медицинского лечения, поскольку AECL заранее не организовала альтернативные поставки. 11 декабря 2007 года Палата общин Канады , действуя на основании рекомендаций, которые правительство назвало «независимыми экспертами», приняла закон о чрезвычайной ситуации, разрешающий перезапуск реактора NRU с завершенным одним из двух сейсмических соединений (одного насоса достаточно для охладить активную зону) и разрешить эксплуатацию реактора в течение 120 дней без одобрения CNSC. Законопроект C-38 был принят Сенатом и получил королевскую санкцию 12 декабря. Премьер-министр Стивен Харпер обвинил «назначенную либералами» CNSC в этом закрытии, которое «поставило под угрозу здоровье и безопасность десятков тысяч канадцев». Другие рассматривали действия и приоритеты премьер-министра и правительства с точки зрения защиты возможной продажи AECL частным инвесторам. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Позже правительство объявило о планах продать часть AECL в мае 2009 года. [ 18 ]
Реактор НИУ был перезапущен 16 декабря 2007 года.
29 января 2008 года бывший президент CNSC Линда Кин дала показания перед парламентским комитетом, что риск отказа топлива в реакторе НРУ составляет «1 на 1000 лет», и заявила, что это в тысячу раз больший риск, чем «международный стандарт». Эти утверждения были опровергнуты AECL. [ 19 ]
2 февраля 2008 г. была завершена вторая сейсмическая связь. Это время вполне укладывалось в указанное выше 120-дневное окно, предусмотренное законопроектом C-38.
2009 Закрытие
[ редактировать ]В середине мая 2009 года была обнаружена утечка тяжелой воды в основании корпуса реактора, что привело к временной остановке реактора. По оценкам, утечка составила 5 кг (<5 литров) в час в результате коррозии. Это была вторая утечка тяжелой воды с конца 2008 года. Из реактора было выгружено топливо и весь тяжеловодный замедлитель. Во время утечки или выгрузки топлива не было превышено ни одного административного уровня радиоактивности, а вся вытекшая вода локализовалась и обрабатывалась на месте.
Реактор оставался остановленным до августа 2010 года. [ 20 ] Длительная остановка была необходима для выгрузки топлива из реактора, установления полной степени коррозии корпуса и, наконец, для проведения ремонта — и все это с удаленным и ограниченным доступом с минимального расстояния в 8 метров из-за остаточных радиоактивных полей в реакторе. судно. Остановка в 2009 году произошла в то время, когда только один из четырех других обычных реакторов по производству медицинских изотопов в мире работал, что привело к их дефициту во всем мире.
Вывод из эксплуатации
[ редактировать ]31 марта 2018 года, после распоряжения правительства о прекращении деятельности, НИУ был окончательно остановлен перед выводом из эксплуатации, который должен был начаться в 2028 году. [ 21 ] [ 22 ]
Производство изотопов
[ редактировать ]| Атомы являются строительными блоками природы. В периодической таблице элементов перечислено до 118 различных типов атомов , называемых элементами , такими как водород , азот или углерод . Атомы любого элемента могут встречаться более чем в одном весе, в зависимости от количества содержащихся в них нейтронов . два атома углерода Например, могут весить 12 и 13 а.е.м. Оба атома углерода, но в одном есть дополнительный нейтрон. Их называют изотопами углерода.
Не все изотопы стабильны. Нестабильный изотоп распадается до более стабильного состояния, высвобождая энергию и, возможно, одну или несколько частиц. Эти частицы и/или энергия, излучаемая указанными радиоизотопами, используются в самых разных медицинских, промышленных и научных целях. |
С созданием более раннего реактора NRX впервые стало возможным коммерческое производство изотопов, которые обычно не встречаются в природе. В активной зоне действующего реактора находятся миллиарды свободных нейтронов . Вставив кусок материала мишени в ядро, атомы мишени могут захватить некоторые из этих нейтронов и стать более тяжелыми изотопами. Производство медицинских изотопов было канадской медицинской инновацией начала 1950-х годов.
Реактор НИУ продолжил наследие NRX и, пока он не был выведен из эксплуатации 31 марта 2018 года, произвел больше медицинских изотопов, чем любой другой объект в мире.
- Кобальт-60 от НИУ используется в аппаратах лучевой терапии , которые ежегодно лечат рак у 15 миллионов пациентов в 80 странах. [ 23 ] НРУ производил около 75% мировых поставок. [ 24 ] Распад кобальта-60 приводит к излучению фотонов высокой энергии.
- Технеций-99м из НИУ используется для диагностики 5 миллионов пациентов каждый год [ 25 ] приходилось около 80 процентов всех процедур ядерной медицины . [ 26 ] НРУ произвел более половины мирового объема поставок. [ 24 ] Технеций-99m излучает меньше энергии при распаде, чем большинство гамма-излучателей, примерно столько же, сколько рентгеновские лучи из рентгеновской трубки. Это может служить источником in situ для специальной камеры, которая создает изображение пациента, называемое ОФЭКТ-сканированием . НИУ фактически произвел более стабильный исходный изотоп молибден-99 , который поставляется в медицинские лаборатории. Там он распадается на технеций-99m , который отделяют и используют для испытаний. [ 27 ]
- НИУ производит ксенон-133, йод-131 и йод-125, которые используются в различных диагностических и терапевтических целях.
- Углерод-14, произведенный в НИУ, продавался в химические, биологические и экологические лаборатории, где он использовался в качестве индикатора .
- Иридий-192 от НИУ используется в ряде отраслей промышленности для проверки сварных швов или других металлических компонентов, чтобы убедиться в их безопасности в использовании.
Активная зона реактора НИУ имела ширину около 3 метров (9,8 футов) и высоту 3 метра (9,8 футов), что необычно много для исследовательского реактора. Этот большой объем позволил начать массовое производство изотопов. Другие исследовательские реакторы в мире производят изотопы для медицинских и промышленных целей, например, Европейский реактор с высоким потоком в Петтене в Нидерландах, реактор Мария в Польше и реактор OPAL в Австралии, который начал работу в апреле 2007 года.
Первоначально планировалось, что НИУ закроется в октябре 2016 года. Поскольку ни один производитель стабильных изотопов не был готов вмешаться до 2018 года, правительство Канады разрешило НИУ производить изотопы до марта 2018 года. [ 28 ]
Нейтронно-лучевые исследования
[ редактировать ]Реактор NRU является домом для национальной установки Канады по рассеянию нейтронов : NRC Канадского центра нейтронных пучков . Рассеяние нейтронов — это метод, при котором луч нейтронов просвечивает образец материала, и в зависимости от того, как нейтроны рассеиваются от атомов внутри образца, ученые могут определить множество деталей о кристаллической структуре и движении атомов внутри образца.
Первым пионером этого метода был Бертрам Брокхаус, который построил некоторые из первых нейтронных спектрометров в реакторах NRX и NRU и был удостоен Нобелевской премии по физике 1994 года за разработку нейтронной спектроскопии . [ 29 ]
Канадский центр нейтронных пучков NRC продолжает эту область науки и сегодня, действуя как пользовательский центр с открытым доступом, позволяющий ученым со всей Канады и со всего мира использовать нейтроны в своих исследовательских программах.
В развитой стране принято поддерживать национальную установку по рассеянию нейтронов и одну по рассеянию рентгеновских лучей . Два типа объектов предоставляют дополнительную информацию о материалах.
Необычной особенностью реактора NRU как национального источника нейтронов Канады является его многоцелевая конструкция: он способен производить изотопы и поддерживать ядерные исследования и разработки, одновременно снабжая нейтронами набор приборов для рассеяния нейтронов.
Реактор НИУ иногда (ошибочно) характеризуют как просто ядерный исследовательский комплекс. Однако рассеяние нейтронов – это не ядерные исследования , а исследования материалов . Нейтроны являются идеальным зондом материалов, включая металлы, сплавы, биоматериалы, керамику, магнитные материалы, минералы, полимеры, композиты, стекла, наноматериалы и многие другие. Приборы для рассеяния нейтронов в NRC Канадском центре нейтронных пучков каждый год используются университетами и промышленными предприятиями по всей Канаде, поскольку знание материалов важно для инноваций во многих секторах. [ 30 ]
Исследования и разработки в области ядерной энергетики
[ редактировать ]| Внутри активной зоны большого реактора, производящего электроэнергию, такого как CANDU или PWR , находится очень много свободных нейтронов и высокие уровни гамма-излучения в результате процесса ядерного деления . Инженерам и ученым важно понять, как эта окружающая среда повлияет на материалы, из которых изготовлен реактор. Эти знания необходимы для проектирования реактора с длительным сроком службы. |
Реактор НИУ имеет встроенные в его активную зону испытательные установки, которые могут воспроизводить условия внутри большого реактора, производящего электроэнергию . Сам НИУ не производит пар (или электричество); его охлаждающая вода нагревается примерно до 55 градусов по Цельсию. Однако внутри испытательных установок могут создаваться высокие температуры и давления. Крайне важно протестировать различные материалы, прежде чем они будут использованы при строительстве атомной электростанции.
Фундаментальные знания, полученные в НИУ, позволили разработать реактор CANDU и являются основой канадской атомной промышленности .
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ботвелл, Роберт (1988). Ядро: история Atomic Energy of Canada Limited . Университет Торонто Пресс. п. 172. ИСБН 9780802026705 .
- ^ Jump up to: а б У. Эгглстон, Ядерная история Канады, Паб. Кларк, Ирвин и компания , 1965 г.
- ^ «Оттава (AP) Атомный испытательный реактор...» Газета Owosso Argus-Press. 27 мая 1958 года.
- ^ Канадские часто задаваемые вопросы по атомной энергии - Раздел D: Безопасность и ответственность
- ^ Авария в НИУ - Канду: Канадский ядерный реактор - Наука и технологии - Архив CBC
- ^ Майерс, Д.К., Моррисон, Д.П. и Вернер, М.М., «Наблюдение за сотрудниками AECL, участвовавшими в дезактивации NRU в 1958 году», Отчет AECL, AECL-7901, 1 сентября 1982 г.
- ^ "Окончание битвы за пенсию" Пегги Карран, Montreal Gazette, 16 апреля 1985 г.
- ^ "Ядерная катастрофа, увиденная из первых рук" Майкла Фарбера, Montreal Gazette, 29 апреля 1986 г.
- ^ ANS: Почести и награды: Лауреаты: Премия за ядерный исторический памятник
- ^ Брокхаус и Нобелевская премия - Канадский центр нейтронных пучков. Архивировано 17 февраля 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ «CNSC одобряет продление лицензии AECL на эксплуатацию участка в Чок-Ривер». Архивировано 24 сентября 2006 г. на Wayback Machine AECL, 31 июля 2006 г. URL-адрес доступен 8 августа 2006 г.
- ^ «Электронный бюллетень – июнь 2007 г. – около 50 лет, National Research Universal все еще устанавливает рекорды» . Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 г. Проверено 29 августа 2007 г.
- ^ «Официально открыт первый в Канаде нейтронный рефлектометр - Канадский центр нейтронных пучков» . Архивировано из оригинала 8 апреля 2009 г. Проверено 29 августа 2007 г.
- ^ " [1] платный сайт theglobeandmail.com"
- ^ "Дэвид Юнггрен, канадский парламент приказывает перезапустить изотопный реактор Reuters.com"
- ^ "Питер Каламай, будущее AECL, Канду может участвовать в попытке вновь открыть Chalk River thestar.com"
- ^ "CBC News, завод в Чок-Ривер через неделю начнет производить радиоизотопы CBC.ca"
- ^ «Новости CBC, Канада рассматривает возможность продажи доли в реакторном бизнесе AECL CBC.ca, получено 31 мая 2009 г.»
- ^ «Выпуски новостей за 2008 год — AECL разъясняет неточные заявления бывшего генерального директора CNSC Линды Кин» . Архивировано из оригинала 17 февраля 2008 г. Проверено 30 января 2008 г.
- ^ «Чок-Ривер производит первые изотопы за 15 месяцев» . Новости ЦБК . 18 августа 2010 г.
- ^ «Что-то заимствованное, что-то новое» . Международная организация ядерной инженерии . Компело. 21 мая 2019 года . Проверено 15 июня 2019 г.
- ^ «Национальный исследовательский универсальный» . Канадские ядерные лаборатории . Проверено 15 июня 2019 г.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 г. Проверено 29 августа 2007 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б «MDS Nordion – мы меняем ситуацию» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2008 г. Проверено 21 января 2008 г.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2007 г. Проверено 29 августа 2007 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «МДС Нордион – Медицинские изотопы – Молибден-99» . Архивировано из оригинала 1 февраля 2008 г. Проверено 21 января 2008 г.
- ^ см . в разделе «Корова технеция» . Подробности
- ^ «Отсрочка для канадского изотопного реактора - World Nuclear News» .
- ^ Физика 1994 г.
- ^ «Добро пожаловать в Канадский центр нейтронных пучков – Канадский центр нейтронных пучков» . Архивировано из оригинала 16 июля 2007 г. Проверено 29 августа 2007 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Реактор НИУ
- Канадский центр нейтронных пучков NRC
- Ядерные аварии (Университет штата Джорджия)
- «Часто задаваемые вопросы по канадской ядерной энергии» доктора Джереми Уитлока (в частности, см. раздел «Безопасность НИУ» , посвященный остановке производства изотопов в ноябре-декабре 2007 г.)
- Общество по сохранению ядерного наследия Канады, Inc.
| Электростанции |
| ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Типы реакторов |
| ||||
| Места исследования | |||||
| топливного цикла Места | |||||
| Организации | |||||
| Общественный дискурс | |||||
