Реактор Университета штата Вашингтон
| Реактор Университета штата Вашингтон | |
|---|---|
 Ядро WSUR в устойчивом состоянии 1 МВт | |
| Операционная организация | Вашингтонский государственный университет |
| Расположение | Пуллман, Вашингтон |
| Координаты | 46 ° 44'10 "N 117 ° 08'37" W / 46,73611111 ° N 117,14361111 ° W |
| Тип | ТРИГА- преобразование |
| Власть | 1 МВт (тепловая) |
| Строительство и обслуживание | |
| Стоимость строительства | 479 000 долларов США |
| Строительство началось | 1957 |
| Первая критичность | 7 марта 1961 г. |
| Персонал | 3 |
| Операторы | 12 |
| Технические характеристики | |
| Макс. тепловой поток | 7,00E+12 н/см^2-с (оценка) |
| Макс. быстрый поток | 4,00E+12 н/см^2-с (оценка) |
| Тип топлива | ТРИГА Тип |
| Охлаждение | легкая вода |
| Нейтронный модератор | Zr-H и легкая вода |
| Нейтронный отражатель | графит |
| Управляющие стержни | 1 импульсный стержень B4C, 3 бораловых лезвия, 1 лезвие из нержавеющей стали |
| облицовки Материал | Нержавеющая сталь 304 |
Реактор Университета штата Вашингтон (WSUR) расположен в исследовательском центре Додгена и был построен в 1961 году. Реактор (тогдашнего) колледжа штата Вашингтон был детищем Гарольда В. Додгена, бывшего исследователя Манхэттенского проекта, где он заработал свою Доктор философии с 1943 по 1946 год. Он обеспечил финансирование амбициозного «Проекта реактора» от Национального научного фонда , Комиссии по атомной энергии и администрации колледжа на общую сумму 479 000 долларов (1,7 миллиона долларов в долларах 2023 года). Основанием для строительства реактора Додженом было то, что Колледж изначально располагался как учебный центр для Хэнфордской площадки, а также Национальной лаборатории Айдахо, поскольку в то время на Западе не было другого исследовательского реактора. После завершения обширного процесса применения и проектирования с помощью подрядчиков из General Electric они начали работу в августе 1957 года, а первая критичность была достигнута 7 марта 1961 года при уровне мощности 1 Вт. В течение следующего года они постепенно увеличивали мощность, чтобы достичь максимальной разрешенной рабочей мощности в 100 кВт.
Первоначально это был реактор General Electric Materials Test Reactor с пластинчатыми топливными пучками, но в 1967 году он был модернизирован до реактора General Atomics TRIGA (Обучающие исследования изотопов General Atomics) мощностью 1 МВт. [1] Стандартные топливные стержни TRIGA представляют собой цилиндрические стержни, плакированные нержавеющей сталью, в которых в качестве топлива используется уран-235, диспергированный в керамической матрице из гидрида циркония. [2] WSUR работал с этим топливом TRIGA до тех пор, пока в 1976 году Программа улучшения срока службы топлива (FLIP) снова не модернизировала реактор, установив частично новую активную зону из высокообогащенного топлива « TRIGA FLIP», рассчитанную на увеличенный срок службы. [1] Два года спустя, в 1978 году, из-за глобальных опасений по поводу распространения ядерного оружия , на федеральном уровне было предписано заменить все высокообогащенное реакторное топливо (за исключением военного использования) низкообогащенным урановым топливом (НОУ). [3] Из-за обширных работ, стоимости и количества исследовательских реакторов, проходящих эту процедуру, WSUR не был преобразован до октября 2008 года. Все топливо FLIP было заменено другим топливом TRIGA, известным как 30/20 НОУ, и когда новая активная зона стала критической. 7 октября 2008 года он стал единственным в мире смешанным ядром 8,5/20 (Стандарт TRIGA) и 30/20 НОУ. [4] Лицензия объекта была продлена еще на 20 лет после завершения анализа безопасности и проверки. Дата вступления в силу — 30 сентября 2011 года.
Дизайн
[ редактировать ]Ядро WSUR состоит из прямоугольной алюминиевой коробки, подвешенной на подвижной мостовой конструкции. Активную зону окружает бассейн объемом 242 000 литров с деионизированной легкой водой высокой чистоты, которая используется как охлаждающая жидкость , защита и замедлитель . Внутри стержневого ящика расположена нижняя решетчатая пластина, в которой расположены трех- и четырехстержневые сгустки топлива ТРИГА , разделенные бор-алюминиевыми (борал, карбид бора в алюминиевой матрице) элементами управления. Эти элементы управления поднимаются из активной зоны с помощью серводвигателей для управления мощностью реактора. Мощность контролируется с помощью трех разных независимых детекторов, расположенных внутри основной конструкции; в трех из четырех углов сетки есть компенсированная ионная камера, некомпенсированная ионная камера и камера деления. [5]
Из-за высокоэнергетической природы процесса деления во время работы выделяется значительное количество тепла (~ 350 ° C). Топливо охлаждается за счет естественной конвекции легкой воды, которая циркулирует через пластинчатый теплообменник с первичным и вторичным контуром. [5] Градирня используется для отвода тепла из вторичного контура в окружающую среду, гарантируя, что система остается в температурных пределах, одновременно предотвращая воздействие на окружающую среду воды, которая контактировала с реактором. [5] WSUR является чисто исследовательским реактором , в котором отсутствуют как корпус высокого давления , так и паровая турбина , которые используются для выработки электроэнергии в энергетических реакторах .
Основное назначение WSUR — генерация нейтронов, которые можно использовать для множества экспериментальных целей. Существует несколько специализированных экспериментальных установок для нейтронно-активационного анализа и производства изотопов (см. ниже), а также несколько универсальных трубок для вращения образцов, в которых образцы опускают в активную зону на заданное время, затем вытаскивают обратно и отправляют в лабораторию, где будет проведен анализ данных. иметь место. [1]
Пульсирующий
[ редактировать ]Как и многие реакторы TRIGA, WSUR способен работать в импульсном режиме. Обычно WSUR работает на установившемся уровне мощности 1 МВт, однако из-за уникальных характеристик топлива TRIGA его можно импульсно увеличить примерно в 1000 раз выше этой мощности в течение очень короткого периода времени. [5] Эта способность обусловлена тем, что топливо TRIGA спроектировано с быстрым отрицательным температурным коэффициентом реактивности, что означает, что по мере нагревания топлива оно становится все менее реактивным (оно отключается). Поэтому, когда один из элементов управления (известный как переходный стержень) выбрасывается из активной зоны под давлением воздуха на высоких скоростях, мощность реактора возрастает с ~80 Вт до более чем 1 миллиарда Вт и снова снижается через 50 миллисекунд. [5] вызывая яркую синюю вспышку черенковского излучения . [1] На веб-странице WSUNSC есть видео этого эффекта (см. ссылки).
Исследовать
[ редактировать ]Нейтронно-активационный анализ — это метод, используемый для определения концентрации элементов в неизвестных образцах. Это особенно полезно для определения количества тяжелых металлов (до частей на миллиард) в пробах, масса которых часто составляет всего 10 мг. WSUR может даже проводить исследования NAA, используя импульсные образцы. [6] Примеры прошлых исследовательских проектов, в которых использовался этот уникальный и ценный метод анализа, включают определение количества токсичных металлов, таких как мышьяк, цинк и селен, в воздушных фильтрах, годичных кольцах и других пробах окружающей среды. NAA также можно использовать для поиска микроэлементов в биологических материалах. Это может быть особенно полезно при исследованиях питательных веществ и здоровья растений или животных. Датирование геологических образцов аргоном можно даже проводить с использованием реактора и связанного с ним оборудования НАА. [1] WSUR также использует генерируемые нейтроны для производства изотопов для различных других областей.
Установка эпитепловых нейтронов
[ редактировать ]Реактор WSU TRIGA имеет внешнюю установку надтепловых нейтронов. Этот пучок представляет собой хорошо коллимированный пучок сухих нейтронов с высоким потоком и средней энергией. Его также можно модифицировать для генерации нейтронов низкой энергии. Этот лучевой комплекс заключен в специальную комнату с высоким уровнем радиации и был построен совместно с Национальной инженерной лабораторией Айдахо для исследования рака. Текущие проекты включают исследования бор-нейтрон-захватной терапии (БНЗТ), особенно исследования по лечению опухолей головного мозга, хотя луч можно использовать для любой нейтронно-захватной терапии. Этот луч также можно использовать для нейтронной радиографии — неразрушающего метода исследования «тяжелых» материалов, таких как сталь, на предмет внутренних «легких» материалов, таких как трещины в отливках, пустоты в сварных швах или потоки жидкости внутри труб. [7]
Источник кобальта-60
[ редактировать ]Гамма-облучатель кобальта -60 также размещен в бассейне реактора и представляет собой отдельную от самого реактора систему. Колледж ветеринарной медицины WSU, а также несколько аспирантов-биологов используют этот источник в качестве средства для стерилизации биологических образцов, поскольку это намного дешевле и быстрее, чем автоклав .
См. также
[ редактировать ]- Список ядерных реакторов
- Дополнительная пристройка к залу , реактор в Сиэтле до 1988 года.
- ЗАНИМАЕТ
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и «Ядерно-радиационный центр» . Архивировано из оригинала 24 июля 2012 г. Проверено 7 октября 2015 г.
- ^ «ТРИГА® Дом» . Архивировано из оригинала 7 февраля 2009 г. Проверено 14 ноября 2009 г.
- ^ «Неэнергетические объекты» .
- ^ WSUNRC
- ^ Перейти обратно: а б с д и Соединенные Штаты. Комиссия по ядерному регулированию. Исследовательские и испытательные реакторы. Отчет по анализу безопасности модифицированного ядерного реактора TRIGA Университета штата Вашингтон. Вашингтон, округ Колумбия: Комиссия по ядерному регулированию, 2002. Печать.
- ^ Пейн, РФ; Дрейдер, Дж. А.; Фризе, Дж.И.; Гринвуд, LR; Хайнс, CC; Мец, Луизиана; Кефарт, доктор медицинских наук; Кинг, доктор медицины; Пирсон, Б.Д.; Смит, доктор медицинских наук; Уолл, DE «Флюенс нейтронов и воспроизводимость энергии двухдолларового импульса реактора TRIGA», J. Radioanal. Нукл. хим. , 2009 , 282 , 59-62.
- ^ Нигг, Д.В.; Венхизен, младший; Уэмбл, Калифорния; Трипард, GE; Шарп, С.; Фокс, К. «Модернизация потока и приборов для установки эпитепловых нейтронных пучков в Университете штата Вашингтон», Appl. Радиат. Изот. 2004 , 61,5 , 993-996.
- «Детали исследовательского реактора - WSUR Washington St. Univ» . Проверено 27 декабря 2010 г.
Исследовательские реакторы США | ||
|---|---|---|
| Комиссия по ядерному регулированию Лицензионная и действующая исследовательские реакторы (на базе университета) |
|  |
| под управлением американской компании исследовательские реакторы |
| |
| Национальные лаборатории США с ядерными исследовательскими реакторами | ||