NRX
NRX ( National Research Experimental ) — с тяжеловодным замедлителем и легководным охлаждением ядерный исследовательский реактор в канадской лаборатории Чок-Ривер , который вступил в эксплуатацию в 1947 году с номинальной проектной мощностью 10 МВт (тепловой), увеличивающейся до К 1954 году мощность составляла 42 МВт. На момент постройки это был самый дорогой научный центр Канады и самый мощный в мире ядерный исследовательский реактор. [1] NRX отличался как по тепловыделению, так и по количеству генерируемых им свободных нейтронов . Когда ядерный реактор, такой как NRX, работает, его цепная ядерная реакция генерирует много свободных нейтронов. В конце 1940-х годов NRX был самым интенсивным источником нейтронов в мире.
NRX пережил одну из первых в мире крупных аварий на реакторе 12 декабря 1952 года. Реактор начал работу 22 июля 1947 года под управлением Национального исследовательского совета Канады и был передан в управление компании Atomic Energy of Canada Limited незадолго до аварии 1952 года (AECL). Авария была ликвидирована, и реактор был перезапущен в течение двух лет. NRX проработал 45 лет, а затем окончательно закрылся 30 марта 1993 года. [2] Вывод из эксплуатации ведется на площадке лаборатории Чок-Ривер.
NRX был преемником первого канадского реактора ZEEP . Поскольку не ожидалось, что срок эксплуатации исследовательского реактора будет очень долгим, в 1948 году началось планирование строительства установки-преемника, Национального исследовательского универсального реактора , который начал автономную работу (или «перешел в критический режим») в 1957 году.
Дизайн [ править ]
 |
В реакторе с тяжеловодным замедлителем действуют два основных процесса. Во-первых, вода замедляет ( умершает ) нейтроны , образующиеся в результате ядерного деления, увеличивая вероятность того, что нейтроны высокой энергии вызовут дальнейшие реакции деления. Во-вторых, стержни управления поглощают нейтроны и регулируют уровень мощности или останавливают реактор в ходе нормальной работы. Остановить реакцию можно либо установкой регулирующих стержней, либо удалением тяжеловодного замедлителя.
Реактор NRX включал в себя каландрию, герметичный вертикальный алюминиевый цилиндрический сосуд диаметром 8 метров (26 футов) и высотой 3 метра (9,8 футов). В основном резервуаре находилось около 175 вертикальных трубок диаметром шесть сантиметров (2,4 дюйма) в шестиугольной решетке, 14 000 литров (3100 имп галлонов; 3700 галлонов США) тяжелой воды и газообразного гелия для вытеснения воздуха и предотвращения коррозии . Уровень воды в реакторе можно было регулировать, чтобы установить уровень мощности. В вертикальных трубах, окруженных воздухом, находились топливные элементы или экспериментальные предметы. Эта конструкция была предшественником реакторов CANDU .
Топливные элементы содержали топливные стержни длиной 3,1 метра (10 футов), диаметром 31 миллиметр (1,2 дюйма) и весом 55 кг (121 фунт), содержащие урановое топливо и заключенные в алюминиевую оболочку. Топливный элемент окружала алюминиевая трубка охлаждающей жидкости которую протекало до 250 литров в секунду (3300 имп галлонов в минуту) охлаждающей воды из реки Оттава , через . Между кожухом теплоносителя и каландрией поддерживался поток воздуха 8 килограммов в секунду (1100 фунтов/мин).
Двенадцать вертикальных трубок содержали управляющие стержни из порошка карбида бора внутри стальных трубок . Их можно было поднимать и опускать, чтобы контролировать реакцию, причем любых семи вставленных было достаточно, чтобы поглотить достаточное количество нейтронов, чтобы не могла произойти цепная реакция. Стержни удерживались электромагнитами , так что при отключении электроэнергии они падали в трубки и прекращали реакцию. Пневматическая . система могла бы использовать давление воздуха сверху, чтобы быстро загнать их в активную зону реактора, или снизу, чтобы медленно поднять их из нее Четыре из них назывались защитными банками , а остальные восемь контролировались в автоматической последовательности. Две кнопки на главной панели в диспетчерской активировали магниты, чтобы герметизировать стержни в пневматической системе, а кнопка, вызывающая пневматическую установку стержней в активную зону, находилась в нескольких футах от них.
История [ править ]
в мире NRX какое-то время был самым мощным исследовательским реактором , выведя Канаду на передний план физических исследований. Созданный в результате во время Второй мировой войны совместных усилий Великобритании , США и Канады , NRX представлял собой многоцелевой исследовательский реактор, используемый для разработки новых изотопов, испытательных материалов и топлива, а также для производства пучков нейтронного излучения , который стал незаменимым инструментом в этой цветущей области. физики конденсированного состояния .
Ядерно-физическая конструкция NRX возникла в Монреальской лаборатории Канады Национального исследовательского совета , которая была создана в Университете Монреаля во время Второй мировой войны для привлечения группы канадских, британских и других европейских ученых к сверхсекретным исследованиям тяжеловодных реакторов. Когда было принято решение о строительстве NRX в лаборатории, которая сейчас известна как Chalk River Laboratories , контракт на детальное техническое проектирование был заключен с канадской компанией Defense Industries Limited (DIL), которая передала строительство субподрядчику Fraser Brace Ltd.
На заре лучевой терапии рака реактор NRX был единственным в мире источником изотопа кобальта-60 , впервые использованного для бомбардировки опухолей в 1951 году. [3]
В 1994 году доктор Бертрам Брокхаус получил Нобелевскую премию по физике за свою работу в 1950-х годах в NRX, которая усовершенствовала методы обнаружения и анализа, используемые в области рассеяния нейтронов для исследования конденсированных сред.
Реактор CIRUS , основанный на этой конструкции, был построен в Индии. В конечном итоге он был использован для производства плутония Индии в рамках операции «Улыбающийся Будда» для ядерных испытаний . [4]
Утверждается, что термин «crud» первоначально означал «Неопознанное месторождение Чок-Ривер», использовавшийся для описания радиоактивных отложений, которые накапливаются на внутренних компонентах реактора, впервые наблюдавшихся на установке NRX. [5] [ не удалось пройти проверку ] С тех пор слово Crud стало нарицательным для обозначения «неопознанного месторождения, связанного с коррозией» и подобных выражений, и оно обычно используется без какого-либо отношения к заводу в Чок-Ривер. [ нужна ссылка ]
Несчастный случай [ править ]
12 декабря 1952 года реактор NRX частично расплавился из -за ошибки оператора и механических проблем в системах отключения. В целях испытаний часть топливных каналов была отключена от водяного охлаждения высокого давления и соединена шлангами с временной системой охлаждения; один маломощный канал охлаждался только потоком воздуха. [6]
Во время испытаний на малой мощности, с малым потоком теплоносителя через активную зону руководитель заметил нескольких стержней управления выдергивание из активной зоны; оператор в подвале неправильно открыл пневмоклапаны. Неправильно открытые клапаны были немедленно закрыты, но некоторые из стержней управления не вошли обратно в активную зону и застряли в почти выдвинутом положении, но все еще достаточно низко, чтобы их индикаторы состояния указывали на то, что они опущены. Из-за недопонимания между диспетчером и оператором диспетчерской были нажаты не те кнопки, когда диспетчер попросил опустить стержни управления в активную зону. Вместо того, чтобы герметизировать выведенные стержни управления пневматической системой, блок защиты из четырех стержней управления был случайно извлечен из активной зоны. Оператор заметил, что уровень мощности растет по экспоненте, удваиваясь каждые 2 секунды, и отключил реактор. Однако три стержня защитного управления не были вставлены в активную зону, а вставка четвертого заняла аномально много времени, около 90 секунд, в то время как мощность продолжала расти. Всего за 10 секунд мощность активной зоны достигла 17 МВт (тепловая). Охлаждающая вода закипела в некоторых трубках, подключенных к временной системе охлаждения, а некоторые из них разорвались; позитив коэффициент пустотности реактора привел к дальнейшему увеличению мощности. Примерно через 14 секунд клапаны были вручную открыты для слива тяжеловодного замедлителя из каландрии. Поскольку для того, чтобы это вступило в силу, потребовалось некоторое время, мощность увеличивалась еще на 5 секунд, достигла максимального значения примерно в 100 МВт, затем снизилась по мере снижения уровня модератора и через 25 секунд достигла нуля. Вся авария, от низкой до высокой и до нулевой мощности, заняла около 108 секунд. При этом некоторые твэлы расплавились и были пробиты в нескольких местах; гелиевый покровный газ просочился, и внутрь попал воздух. Водород и другие газы выделялись в результате радиационно-индуцированной диссоциации охлаждающей воды, а через 3–4 минуты гремучий водород в каландрии взорвался . Во время инцидента часть газообразных продуктов деления была выброшена в атмосферу, а тяжелая вода в каландрии была загрязнена охлаждающей водой и продуктами деления. [6]
топлива Для отвода теплоты распада продолжала работать система водяного охлаждения, пропуская загрязненный теплоноситель в подвал реактора. Около 10 килокюри (400 ТБк ) радиоактивных материалов, содержащихся примерно в 4500 кубических метрах (1 200 000 галлонов США) воды, [6] собраны в подвале реакторного здания в течение следующих нескольких дней. [7]
Очистка здания реактора потребовала нескольких месяцев работы при содействии 150 военнослужащих ВМС США после того, как адмирал Риковер запросил разрешение отправить персонал американских атомных подводных лодок для изучения методов очистки от ядерного загрязнения. В состав американского контингента входил будущий президент США Джимми Картер , в то время лейтенант американской программы атомных подводных лодок, руководивший 12 мужчинами. [8] NRX Активная зона реактора и каландрия, поврежденные и не подлежащие ремонту, были сняты и закопаны, а также была установлена улучшенная замена; отремонтированный реактор заработал через 14 месяцев и 5 дней после аварии. [9] Уборку в основном выполняли 850 сотрудников атомной энергетики Канады, которым помогали около 170 канадских и 150 американских военнослужащих, а также 20 подрядчиков. [6] [10]
Уроки, извлеченные из аварии 1952 года, значительно продвинули область безопасности реакторов. [11] и выделенные в нем концепции (разнообразие и независимость систем безопасности, гарантированная возможность останова, [11] эффективность человеко-машинного интерфейса ) стали основой проектирования реакторов. [ нужна ссылка ] Этот инцидент стал первой в мире серьезной аварией на ядерном реакторе. [6]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ «Научные исследования помогают военным усилиям во время Второй мировой войны - Национальный исследовательский совет Канады» . Архивировано из оригинала 25 февраля 2008 г. Проверено 6 сентября 2007 г.
- ^ «База данных МАГАТЭ по исследовательским реакторам» . Проверено 19 октября 2017 г.
- ^ Семенюк, Иван (19 марта 2023 г.). «Атомная связь Джимми Картера с Канадой» . Глобус и почта . Проверено 17 ноября 2023 г.
На заре лучевой терапии рака он также был единственным в мире готовым источником радиоактивного изотопа Кобальт-60, который канадские исследователи впервые использовали для бомбардировки опухолей в 1951 году.
- ^ Ричелсон, Джеффри Т. (март 1999 г.). Шпионаж за бомбой: американская ядерная разведка от нацистской Германии до Ирана и Северной Кореи . WW Нортон. ISBN 978-0-393-05383-8 .
- ^ «NRC: Глоссарий — Crud» . Проверено 29 июня 2007 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Гийметт, Мелисса (13 июля 2022 г.). «Меловая река: забытые ядерные аварии | Морж» . Морж . Проверено 4 марта 2023 г.
- ^ Введение в ядерную энергетику - Коллиер, Джеффри Хьюитт - Google Книги . Книги.google.cz. Проверено 6 декабря 2013 г.
- ^ «Американский опыт: кризис на Три-Майл-Айленде» . ПБС . Проверено 29 июня 2007 г.
- ^ Джедике, Питер (1989). «Инцидент с NRX» . Канадское ядерное общество . Лондон, Онтарио: Колледж Фэншоу. Архивировано из оригинала 14 июня 2019 года . Проверено 4 июня 2019 г.
- ^ «Джимми Картер и авария NRX – Как растут легенды – Общество сохранения ядерного наследия Канады» . Проверено 18 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Уинфилд, диджей; Олсоп, Калифорния (2003 г.), «Оптимизация частоты испытаний систем безопасности», Использование исследовательских реакторов, безопасность, вывод из эксплуатации, обращение с топливом и отходами , Международное агентство по атомной энергии, стр. 39, CiteSeerX 10.1.1.127.961
Внешние ссылки [ править ]
- Джедике, Питер (1989). «Инцидент с NRX» . Лондон : Колледж Фэншоу . Архивировано из оригинала 8 января 2016 г. Проверено 22 февраля 2010 г.
- «Аварии на реакторе» . Государственный университет Джорджии .
- Уитлок, Джереми . «Канадские вопросы по ядерной энергии» .
- «Общество сохранения ядерного наследия Канады» .
| Электростанции |
| ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Типы реакторов |
| ||||
| Места исследования | |||||
| топливного цикла Места | |||||
| Организации | |||||
| Общественный дискурс | |||||
46 ° 03'06 "с.ш. 77 ° 21'49" з.д. / 46,05167 ° с.ш. 77,36361 ° з.д.