Австралийский легководный реактор открытого бассейна

Австралийский легководный реактор с открытым бассейном ( OPAL мощностью 20 мегаватт (МВт) с плавательным бассейном ) представляет собой ядерный исследовательский реактор . Официально открытый в апреле 2007 года, он заменил австралийский реактор с высоким потоком в качестве единственного ядерного реактора в Австралии и расположен в Австралийской организации ядерной науки и технологий исследовательском центре (ANSTO) в Лукас-Хайтс, Новый Южный Уэльс , пригороде Сиднея . И OPAL, и его предшественник были известны просто как реактор Лукас-Хайтс .

Использование

Основными видами использования реактора являются:

Облучение мишенных материалов для получения радиоизотопов для медицинского и промышленного применения
Исследования в области материаловедения и структурной биологии с использованием нейтронных пучков и сложного набора экспериментального оборудования.
Анализ минералов и проб методами нейтронной активации и методом активации запаздывающими нейтронами
Облучение слитков кремния с целью легирования их фосфором и получения основного материала, используемого при производстве полупроводниковых приборов.

Реактор работает в течение 30 дней безостановочно на полной мощности, после чего следует остановка на 5 дней для перестановки топлива.

Обычно реактор работает на мощности около 300 дней в году.

История

Аргентинская . компания INVAP несла полную ответственность по контракту «под ключ» , подписанному в июне 2000 года, за поставку реактора, выполнение проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию Местное гражданское строительство вело партнер INVAP Джон Холланд – Evans Deakin Industries. ^{[ 1 ]} На установке имеется большой (20 литров (4,4 имп галлона; 5,3 галлона США)) источник холодных нейтронов на жидком дейтерии, ^{[ 2 ]} современные суперзеркальные гиды и зал для гидов размером 35 на 65 метров (115 × 213 футов). Холодный источник был разработан Петербургским институтом ядерной физики. ^{[ 3 ]} криогенная система, разработанная и поставленная Air Liquide , и первоначальный комплект из четырех направляющих суперзеркал, поставленных Mirrotron. ^{[ 4 ]}

17 декабря 2001 года 46 активистов Гринпис заняли объект Лукас-Хайтс в знак протеста против строительства OPAL. Протестующие получили доступ на территорию, к реактору HIFAR, хранилищу высокоактивных отходов и радиовышке. Их протест подчеркнул риски для безопасности и окружающей среды, связанные с производством ядерных материалов и отправкой радиоактивных отходов с объекта. ^{[ 5 ]}

OPAL был открыт 20 апреля 2007 года тогдашним премьер-министром Австралии Джоном Ховардом. ^{[ 6 ]} и является заменой реактора HIFAR . В июле 2006 года ANSTO получила лицензию на эксплуатацию от Австралийского агентства по радиационной защите и ядерной безопасности (ARPANSA), позволяющую начать горячий ввод в эксплуатацию, при котором топливо сначала загружается в активную зону реактора. OPAL впервые достиг критического уровня вечером 12 августа 2006 г. и впервые достиг полной мощности утром 3 ноября 2006 г. ^{[ 7 ]}

Детали объекта

состоит Активная зона реактора из 16 низкообогащенных тепловыделяющих сборок пластинчатого типа и расположена на глубине 13 метров (43 фута) в открытом бассейне. Легкая вода (обычный H ₂ O) используется в качестве теплоносителя и замедлителя , а тяжелая вода (D ₂ O) используется в качестве отражателя нейтронов . Целью отражателя нейтронов является улучшение экономии нейтронов в реакторе и, следовательно, увеличение максимального нейтронного потока.

OPAL является центральным элементом объектов ANSTO, обеспечивая радиофармацевтических препаратов и радиоизотопов производство , услуги по облучению (включая нейтронно- трансмутационное легирование кремния), нейтронно-активационный анализ и исследования нейтронных пучков . OPAL способен производить в четыре раза больше радиоизотопов для лечения ядерной медицины , чем старый реактор HIFAR , а также более широкий спектр радиоизотопов для лечения заболеваний. Современная конструкция включает источник холодных нейтронов (ИСН). ^{[ 2 ]}

Реактор OPAL уже получил семь наград в Австралии. ^{[ 8 ]}

Рассеяние нейтронов на OPAL

В Институте Брэгга в ANSTO OPAL находится установка рассеяния нейтронов . В настоящее время он работает как пользовательский центр, обслуживающий научное сообщество в Австралии и во всем мире. В 2009 году было получено новое финансирование для установки дополнительных конкурентоспособных инструментов и каналов. Реальная установка включает в себя следующие инструменты:

ЕХИДНА

Монохроматор Ge-115 приобретен в Брукхейвенской национальной лаборатории .

ЭХИДНА — название порошкового нейтронного дифрактометра высокого разрешения . Прибор служит для определения кристаллической структуры материалов с помощью нейтронного излучения, аналогичного рентгеновским методам. Назван в честь австралийской однопроходной ехидны , так как колючими вершинами инструмент похож на ехидну.

Он работает на тепловых нейтронах . Одной из основных особенностей является набор из 128 коллиматоров и позиционно-чувствительных детекторов для быстрого сбора данных. ECHIDNA позволяет определять структуру, измерять текстуру и взаимное пространственное картирование монокристаллов в самых различных средах образцов, служащих сообществам физики, химии, материалов, минералов и наук о Земле. ЕХИДНА является частью Института Брэгга парка приборов по рассеянию нейтронов . ^{[ 9 ]}

Компоненты

Нейтронный гид
Прибор расположен на термонейтроноводе ТГ1 реактора ОПАЛ. Расстояние от реактора составляет 58 метров (190 футов). Позиция вторая в справочнике после инструмента WOMBAT . Размер направляющей составляет 300 миллиметров (12 дюймов) в высоту и 50 миллиметров (2,0 дюйма) в ширину, она покрыта суперзеркальным покрытием.
Первичный коллиматор
Перед монохроматором установлены коллиматоры Зеллера для уменьшения расходимости луча и увеличения углового разрешения прибора. Поскольку это компромисс по интенсивности, два элемента 5 и 10 футов соответственно могут быть заменены или полностью удалены с помощью автоматического механизма. Коллиматоры покрывают весь размер пучка нейтроновода.
Монохроматор
Монохроматор состоит из пластинок кристаллов германия с ориентацией [115] , наклоненных друг к другу для фокусировки отраженного по Брэггу луча. Устройство было приобретено в Брукхейвенской национальной лаборатории в США после закрытия нейтронной установки.
Вторичный коллиматор
При желании в монохроматическом луче между монохроматором и образцом можно разместить вторичный коллиматор с угловым приемом 10 футов и размерами 200 на 20 миллиметров (7,87 дюйма × 0,79 дюйма), что снова влияет на функцию разрешения прибора.
Щелевая система
Два автоматизированных набора горизонтальных и вертикальных пар поглощающих пластин позволяют сократить размер монохроматического луча до вторичного коллиматора и размера образца. Они удаляют нежелательные нейтроны и уменьшают фон возле детектора. Кроме того, они позволяют выбрать положение исследуемого образца.
Лучевой монитор
А ²³⁵U- монитор деления измеряет количество нейтронов, попавших в образец. КПД 10. ⁻⁴ и большинство нейтронов беспрепятственно проходят через устройство. Показания монитора важны для корректировки изменений потока пучка из-за изменений в реакторе или на расположенном выше по потоку приборе.
Образец этапа
Образец поддерживается тяжелым гониометром , состоящим из вертикальной оси вращения омеги на 360°, столов перемещения xy и платформы поперечного наклона хи-фи с диапазоном ±20°. Он может выдерживать несколько сотен килограммов, чтобы выдерживать более тяжелые среды для образцов, такие как криостаты, печи, магниты, силовые рамы, реакционные камеры и другие. Типичный образец порошка помещают в ванадиевые банки, которые дают мало неструктурированного фона. Упомянутая среда образца позволяет измерять изменения в образце в зависимости от внешних параметров, таких как температура, давление, магнитное поле и т. д. Гониометрический столик является избыточным для большинства измерений дифракции порошка, но будет важен для измерений монокристаллов и текстуры. где ориентация образца играет роль.
детектора Коллиматоры
Набор из 128 детекторов, каждый из которых снабжен 5-футовым коллиматором спереди, расположенным в секторе 160°, фокусирующемся на образце. Коллиматоры выделяют рассеянное излучение в четко определенные диапазоны из 128 угловых положений. Вся установка коллиматора и детектора установлена на общем столе, который более мелкими шагами сканируется вокруг образца для дальнейшего объединения в непрерывную дифракционную картину.
Детекторные трубки
128 линейных, чувствительных к положению ³Трубки газодетектора покрывают всю высоту отверстия в 300 миллиметров (12 дюймов) за коллиматорами. Они определяют положение нейтронного события путем разделения заряда на резистивном аноде по направлению к каждому концу детектора. Общая и локальная скорости счета лежат в диапазоне нескольких 10000 Гц.

УТКОНОС

ПЛАТИПУС — времяпролетный рефлектометр, построенный на источнике холодных нейтронов . Прибор предназначен для определения структуры границ раздела с помощью высококоллимированных пучков нейтронов . Эти лучи освещают поверхность под малыми углами (обычно менее 2 градусов), а интенсивность отраженного излучения измеряется как функция угла падения.

Он работает на холодных нейтронах с диапазоном длин волн 0,2–2,0 нм. Хотя для каждой кривой отражательной способности требуется до трех различных углов падения, времяпролетный характер означает, что доступны временные шкалы кинетических процессов. Анализируя отраженный сигнал, строят картину химического строения границы раздела. Этот прибор можно использовать для исследования биомембран, липидных бислоев, магнетизма, слоев адсорбированных поверхностно-активных веществ и т. д.

Он назван в честь Ornithorhynchus anatinus , полуводного однопроходного млекопитающего, обитающего в Австралии.

ВОМБАТ

дифрактометр высокой интенсивности нейтронный WOMBAT — порошковый . Прибор служит для определения кристаллической структуры материалов с помощью нейтронного излучения, аналогичного рентгеновским методам. Он назван в честь вомбата , сумчатого животного, обитающего в Австралии.

Он будет работать на тепловых нейтронах . Он был разработан для обеспечения максимальной скорости потока и сбора данных, чтобы обеспечить получение дифракционных картин с временным разрешением за доли секунды. Wombat сосредоточится на исследованиях на месте и критичных по времени исследованиях, таких как определение структуры, измерение текстуры и взаимное пространственное картирование монокристаллов в самых различных средах образцов, служащих сообществам физики, химии, материалов, минералов и наук о Земле.

КОВАРИ

KOWARI — нейтронный дифрактометр остаточного напряжения . деформации Сканирование с использованием тепловых нейтронов — это метод порошковой дифракции в поликристаллическом блоке материала, позволяющий исследовать изменение межатомного расстояния из-за внутреннего или внешнего напряжения . Он назван в честь ковари , австралийского сумчатого животного.

Он представляет собой диагностический неразрушающий инструмент для оптимизации, например, термообработки после сварки (PWHT, аналогично отпуску ) сварных конструкций. Растягивающие напряжения, например, способствуют росту трещин в инженерных компонентах, а сжимающие напряжения препятствуют росту трещин (например, отверстия при холодном расширении, подверженные циклической усталости). Стратегии продления срока службы имеют большое экономическое влияние, а сканирование деформации обеспечивает напряжения, необходимые для расчета остаточного срока службы, а также средства для мониторинга состояния компонентов, поскольку оно неразрушающее. Одной из основных особенностей является стол для образцов, который позволит исследовать крупные инженерные компоненты, при этом очень точно ориентируя и позиционируя их. ^{[ нужна ссылка ]}

Другие

ТАЙПАНЬ - Тепловой 3-осевой спектрометр ^{[ 10 ]}
КОАЛА - Дифрактометр Лауэ ^{[ 11 ]}
QUOKKA - Малоугловое рассеяние нейтронов ^{[ 12 ]}
ПЕЛИКАН - Времяпролетный спектрометр холодных нейтронов ^{[ 13 ]}
SIKA - Холодный 3-осевой спектрометр ^{[ 14 ]}
КУКАБУРРА - Ультрамалое угловое рассеяние нейтронов (USANS) ^{[ 15 ]}
ДИНГО - нейтронная радиография, томография и визуализация ^{[ 16 ]}

Производительность

В период первичных испытаний и пуско-наладочных работ все оборудование и системы тестировались индивидуально, а затем комплексно. Первоначальные испытания проводились без загрузки ядерного топлива в активную зону, а затем был тщательно разработан план загрузки ядерного топлива в активную зону реактора и последующего первого достижения цепной ядерной реакции. Мощность реактора увеличивалась поэтапно, чтобы наконец позволить реактору работать на полную мощность. После завершения ввода в эксплуатацию австралийский ядерный регулятор, Австралийское агентство по радиационной защите и ядерной безопасности (ARPANSA), выдало лицензию, разрешающую работу OPAL на полной мощности. Во время первых рабочих циклов произошел типичный период появления первой в своем роде конструкции . ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]} Реактор зарекомендовал себя как надежный поставщик радиофармпрепаратов , а также служит источником нейтронов для проведения исследований материалов. ^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}

С момента ввода в эксплуатацию реактор работал с очень высокой эксплуатационной готовностью: в 2012–2013 годах он проработал 265 дней на полной мощности (включая расширенный период регламентных работ), в 2013–2014 годах — 294 дня на полной мощности, в 2014-2014 годах — 294 дня на полной мощности. 15 он проработал 307 дней на полной мощности.

По состоянию на сентябрь 2016 года он накопил в общей сложности 2200 эквивалентных дней полной мощности. Каждый 30-дневный рабочий цикл облучается более 150 партий кремния, регулярно производится Мо99 для рынка ядерной медицины. OPAL доставил 4 миллиона доз. Что касается исследований нейтронов, то в Австралийском центре рассеяния нейтронов (ранее Институт Брэгга) работают более 120 ученых и 13 приборов для работы с нейтронными пучками, а также подготовлено более 600 научных исследовательских работ с использованием нейтронов, исходящих из ядра OPAL. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ «Запасной исследовательский реактор ANSTO» . Лейтон Холдингс . Архивировано из оригинала 18 марта 2015 года . Проверено 20 января 2016 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Источник холодных нейтронов» . ansto.gov.au . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 20 января 2016 г.
^ «Петербургский институт ядерной физики. Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» » . pnpi.spb.ru. Проверено 20 января 2016 г.
^ Шимандл Бела. «Мирротронная многослойная лаборатория» . kfkipark.hu . Архивировано из оригинала 29 сентября 2017 года . Проверено 20 января 2016 г.
^ «Рейд Гринпис на австралийский ядерный реактор» . www.abc.net.au. 18 декабря 2001 года . Проверено 1 сентября 2017 г.
^ «Премьер-министр открывает новый ядерный реактор в Австралии» (PDF) (пресс-релиз). АНСТО . 20 апреля 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 августа 2007 г. . Проверено 3 июля 2009 г.
^ «Реактор Сидней Опал на полной мощности» (Пресс-релиз). ИНВАП . 10 ноября 2006 г. Архивировано из оригинала 14 июля 2008 г. Проверено 3 июля 2009 г.
^ «Реактор OPAL уже получил семь наград в Австралии» (Пресс-релиз). ИНВАП . 14 ноября 2006 г. Архивировано из оригинала 14 июля 2008 г. Проверено 3 июля 2009 г.
^ Лисс, Л.; Хантер, Б.; Хаген, М.; Ноукс, Т.; Кеннеди, С. (2006). «Ехидна — новый порошковый дифрактометр высокого разрешения, строящийся в OPAL» (PDF) . Физика Б. 385–386: 1010–1012. Бибкод : 2006PhyB..385.1010L . дои : 10.1016/j.physb.2006.05.322 .
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Тайпан-АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Коала-АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Квокка – АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Пеликан-АНСТО» . ansto.gov.au . Архивировано из оригинала 21 января 2016 года . Проверено 20 января 2016 г.
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Сика-АНСТО» . ansto.gov.au . Архивировано из оригинала 21 января 2016 года . Проверено 20 января 2016 г.
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Кукабарра — АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Динго-АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.
^ «Сиднейский ядерный реактор должен быть остановлен» . Новости АВС . 27 июля 2007 года . Проверено 3 июля 2009 г.
^ «Реактор будет остановлен примерно на восемь недель» (PDF) (пресс-релиз). АНСТО . 27 июля 2007 года . Проверено 25 октября 2007 г.
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Многоцелевой реактор ОПАЛ» . ansto.gov.au. Проверено 21 мая 2023 г.
^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Биологические науки в АНСТО» . ansto.gov.au. Проверено 21 мая 2023 г.

Внешние ссылки

34 ° 03'05 "ю.ш. 150 ° 58'44" в.д. / 34,051339 ° ю.ш. 150,978799 ° в.д. / -34,051339; 150,978799

[1] «Запасной исследовательский реактор ANSTO» . Лейтон Холдингс . Архивировано из оригинала 18 марта 2015 года . Проверено 20 января 2016 г.

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Источник холодных нейтронов» . ansto.gov.au . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 20 января 2016 г.

[3] «Петербургский институт ядерной физики. Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» » . pnpi.spb.ru. Проверено 20 января 2016 г.

[4] Шимандл Бела. «Мирротронная многослойная лаборатория» . kfkipark.hu . Архивировано из оригинала 29 сентября 2017 года . Проверено 20 января 2016 г.

[5] «Рейд Гринпис на австралийский ядерный реактор» . www.abc.net.au. 18 декабря 2001 года . Проверено 1 сентября 2017 г.

[6] «Премьер-министр открывает новый ядерный реактор в Австралии» (PDF) (пресс-релиз). АНСТО . 20 апреля 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 августа 2007 г. . Проверено 3 июля 2009 г.

[7] «Реактор Сидней Опал на полной мощности» (Пресс-релиз). ИНВАП . 10 ноября 2006 г. Архивировано из оригинала 14 июля 2008 г. Проверено 3 июля 2009 г.

[8] «Реактор OPAL уже получил семь наград в Австралии» (Пресс-релиз). ИНВАП . 14 ноября 2006 г. Архивировано из оригинала 14 июля 2008 г. Проверено 3 июля 2009 г.

[9] Лисс, Л.; Хантер, Б.; Хаген, М.; Ноукс, Т.; Кеннеди, С. (2006). «Ехидна — новый порошковый дифрактометр высокого разрешения, строящийся в OPAL» (PDF) . Физика Б. 385–386: 1010–1012. Бибкод : 2006PhyB..385.1010L . дои : 10.1016/j.physb.2006.05.322 .

[10] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Тайпан-АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.

[11] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Коала-АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.

[12] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Квокка – АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.

[13] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Пеликан-АНСТО» . ansto.gov.au . Архивировано из оригинала 21 января 2016 года . Проверено 20 января 2016 г.

[14] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Сика-АНСТО» . ansto.gov.au . Архивировано из оригинала 21 января 2016 года . Проверено 20 января 2016 г.

[15] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Кукабарра — АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.

[16] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Динго-АНСТО» . ansto.gov.au . Проверено 20 января 2016 г.

[17] «Сиднейский ядерный реактор должен быть остановлен» . Новости АВС . 27 июля 2007 года . Проверено 3 июля 2009 г.

[18] «Реактор будет остановлен примерно на восемь недель» (PDF) (пресс-релиз). АНСТО . 27 июля 2007 года . Проверено 25 октября 2007 г.

[19] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Многоцелевой реактор ОПАЛ» . ansto.gov.au. Проверено 21 мая 2023 г.

[20] Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Биологические науки в АНСТО» . ansto.gov.au. Проверено 21 мая 2023 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]