Высокопоточный пучковый реактор
Пучковый реактор с высоким потоком ( HFBR ) — исследовательский реактор , расположенный в Брукхейвенской национальной лаборатории , национальной лаборатории Министерства энергетики США, расположенной в Аптоне, штат Нью-Йорк , на Лонг-Айленде, примерно в 60 милях к востоку от Нью-Йорка. [1] Преемник Брукхейвенского графитового исследовательского реактора , HFBR работал с 1965 по 1996 год и был частично выведен из эксплуатации. [2]
История
[ редактировать ]Основной целью HFBR было производство нейтронов для различных научных целей. Реактор стал источником нейтронов для междисциплинарных научных исследований в области материаловедения, химии, биологии и физики. Реактор использовался при формулировке Нобелевскую премию . теорий кооперативного упорядочения в больших коллекциях атомов, получивших [1]
Реактор впервые достиг критичности 31 октября 1965 года. Примерно вдвое больше, чем предыдущий BGRR, HFBR первоначально работал на уровне тепловой мощности 40 мегаватт. После модернизации оборудования в 1982 году реактор работал на тепловой мощности до 60 мегаватт; повторный анализ безопасности привел к остановке HFBR в 1989 году и ограничению тепловой мощности до 30 мегаватт после перезапуска в 1991 году. [3] [2]
HFBR остановили в декабре 1996 года для планового технического обслуживания и дозаправки. Во время остановки была выявлена утечка тритированной воды путем планового отбора проб подземных вод из скважин, расположенных рядом с бассейном отработавшего топлива реактора. В ходе дальнейшего расследования в бассейне отработавшего топлива была обнаружена утечка, в результате которой в землю попала вода, загрязненная тритием. Реактор оставался закрытым в течение трех лет для проверки безопасности и окружающей среды. В январе 1998 года все отработавшее топливо было удалено и отправлено за пределы площадки, чтобы можно было установить лейнер из нержавеющей стали в бассейне отработавшего топлива для перезапуска реактора. Однако в ноябре 1999 года Министерство энергетики решило навсегда закрыть HFBR. [3] [2]
Дизайн
[ редактировать ]HFBR представлял собой исследовательский реактор с тяжелым водным охлаждением и замедлителем, работающий на обогащенном уране. Активная зона реактора состояла из 28 отдельных ТВС, расположенных плотно упакованной решеткой. Топливный материал представлял собой обогащенный уран, легированный алюминием и плакированный алюминием в изогнутых пластинах. Тяжелая вода (D 2 O) служила замедлителем/отражателем нейтронов и теплоносителем первого контура. Корпус реактора был изготовлен из алюминиевого сплава и содержал активную зону, отражатель и стержни управления. Сосуд состоит из сферической секции диаметром 82 дюйма, приваренной к цилиндру диаметром 46 дюймов. Общая высота судна в сборе составила 24,75 фута. Было девять горизонтальных входных трубок, которые являются неотъемлемой частью сферического сечения корабля. Основной регион предоставил пространство и доступ для 16 экспериментальных объектов. [4] [5] [6]
Реактор размещался внутри защитной конструкции, увенчанной полусферическим куполом. Реактор находился внутри защитного сооружения, построенного из сварных стальных пластин, поддерживаемых двутавровым каркасом, опирающимся на цилиндрическое основание. Внутренний диаметр полушария у основания составляет 176 футов 8 дюймов. Цилиндрическое основание имеет высоту 22 фута 4 дюйма и опирается на опорную плиту, прикрепленную болтами к железобетонному фундаментному кольцу. Фундамент изолятора представляет собой железобетонный мат толщиной 5 футов, опирающийся на почву под зданием. Внутреннее помещение концлагеря содержало реактор и биологическую защиту и было разделено на аппаратный, экспериментальный, балконный и операционный уровни. На операционном уровне располагались диспетчерская, мастерские по ремонту приборов и технического обслуживания, лаборатории и офисы. На уровне оборудования располагались система очистки воды бассейна выдержки, насосы и теплообменники, системы охлаждения и бассейн выдержки. Экспериментальный уровень предназначался для научных пользователей. Биологическая защита реактора, окружавшая реактор, занимала центральную часть этого уровня. На большом открытом пространстве вокруг биологической защиты размещалось экспериментальное оборудование, а вдоль стены по периметру располагались лаборатории и офисы. На балконе разместились кабинеты, раздевалки, туалеты и климатическое оборудование. В изоляторе имеется четыре точки доступа: тамбур для персонала; шлюзовая камера для вилочного погрузчика; и два шлюза для тягачей-прицепов, один из которых расположен на экспериментальном уровне, а другой - на уровне оборудования. [6]
Девять линий нейтронного пучка выходили из HFBR в виде радиальных спиц. На девяти линиях лучей можно было одновременно проводить до 15 экспериментов. Два оператора реактора и два руководителя круглосуточно дежурили в диспетчерской HFBR. [4] В дополнение к лучевым линиям были предусмотрены семь наконечников для облучения образцов для экспериментов по нейтронной активации, которые простирались от сферического корпуса реактора к ядерному топливу. [2]
Будучи исследовательским реактором, HFBR никогда не имел системы преобразования энергии для выработки электроэнергии. Тепло ядерных реакций передавалось от циркулирующего тяжеловодного замедлителя и теплоносителя во вторичный контур охлаждения обычной воды, которая текла через градирни, расположенные к западу от конфайнмента HFBR. [7]
Примечательно, что наибольший поток нейтронов реактор производил за пределами активной зоны, а не внутри, что давало широчайшие возможности при планировании экспериментов. [1]
В 1993 году на HFBR были проведены мероприятия по повышению безопасности, а также установлены новые научные инструменты. [4]
За пределами здания реактора, совместно с ранее построенным BGRR, находилась обходная фильтровальная установка реактора (RBFF). Эта установка обеспечивала улучшенную очистку воздуха перед выбросом в атмосферу в маловероятном случае отказа топливного элемента либо в BGRR, либо в HFBR. Также обеспечивалась достаточная очистка воздуха, позволяющая использовать воздушное охлаждение в качестве метода борьбы с графитовым пожаром на БГРР. Объект введен в эксплуатацию в 1965 году. [5]
1994 ТРИСТАН Экспериментальный огонь
[ редактировать ]31 марта 1994 года в одном из экспериментов с лучевой линией, проводившихся на экспериментальном этаже за пределами реактора и биологической защиты, вспыхнул небольшой пожар. Реактор, связанные с ним системы эксплуатации реактора и системы безопасности в пожаре не пострадали. [8] [7]
Эксперимент по изучению распада лантана -148, получивший название «ТРИСТАН», который сгорел, содержал цилиндрическую капсулу из 5 граммов урана диаметром примерно 1 дюйм и высотой 1 ½ дюйма. Капсула подверглась воздействию нейтронов из лучевой линии реактора. твердые и газообразные продукты деления, в том числе газообразный йод-131 В ходе эксперимента образовались , которые выделялись при пожаре. Дым от пожара был обнаружен дежурными примерно в 2:20 ночи; Реактор был остановлен в 2:45 утра, а изоляция HFBR эвакуирована в 3:47 утра. В 4:51 утра официальные лица BNL объявили аварийную ситуацию, вторую наименьшую из четырех категорий аварийной ситуации. Пожар потух самостоятельно после отключения электропитания эксперимента. [8]
Семь сотрудников лаборатории были минимально загрязнены радионуклидами, попавшими в дым от пожара. Все семеро были обеззаражены в душе в лаборатории и отпущены домой. [8]
Во время пожара незначительное количество радиации было выброшено в атмосферу из вентиляционной трубы, обслуживающей BGRR и HFBR. Количество высвободившейся радиации за несколько секунд сравнили с типичным фоновым излучением. Представители BNL и представители здравоохранения штата Нью-Йорк согласились, что выброс не представляет никакой опасности для населения. [7] [8]
HFBR был закрыт из-за многочисленных расследований до июня 1994 года, затем возобновился. Эксперимент TRISTAN был окончательно прекращен. [7]
Вывод из эксплуатации
[ редактировать ]Обеззараживание и вывод из эксплуатации комплекса HFBR, состоящего из множества конструкций и систем эксплуатации и обслуживания реактора, были завершены с 1999 по 2009 год. Лопатки СУЗ были сняты и отправлены за пределы площадки в 2009 году. Опорожненный и очищенный купол HFBR, который до сих пор содержит облученный корпус реактора, находится под наблюдением. [3] Окончательный вывод из эксплуатации конфайнмента ХФБР должен быть произведен по истечении периода распада радионуклида, не превышающего 65 лет. [2]
Красно-белая выхлопная труба высотой 320 футов, построенная для BGRR в 1949 году и позже совместно используемая с HFBR, была отличительной достопримечательностью этого района до ее сноса в 2020 году. [9]
См. также
[ редактировать ]
- Брукхейвенская национальная лаборатория
- Брукхейвенский графитовый исследовательский реактор , предшественник HFBR в Брукхейвенской национальной лаборатории
- Брукхейвенский медицинский исследовательский реактор (BMRR), еще один реактор, работавший в Брукхейвенской национальной лаборатории.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- https://www.bnl.gov/hfbr/hfbr-complex.php — официальная страница Брукхейвенской национальной лаборатории о комплексе HFBR.
Ссылки
[ редактировать ]- Цитаты
- ^ Jump up to: а б с История Брукхейвена: использование реакторов в качестве исследовательских инструментов - Брукхейвенская национальная лаборатория высокопоточного лучевого реактора . По состоянию на 19 декабря 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д и «Высокопоточный лучевой реактор | Проекты восстановления окружающей среды | BNL» . bnl.gov . Проверено 17 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с Ху, Джих-Пенг; Речинелло, Ричард Н.; Холден, Норман Э. (август 2012 г.). «Вывод из эксплуатации высокопоточного пучкового реактора в Брукхейвенской национальной лаборатории». Физика здоровья . 103 (2): С151–С160. дои : 10.1097/HP.0b013e318259501f . ПМИД 22739969 . S2CID 36324845 .
- ^ Jump up to: а б с Роу, MS; Белфорд, М.; Коэн, А.; Гринберг, Д.; Зойберт, Л. (31 декабря 1993 г.). «Основные моменты Брукхейвена. Отчет об исследовании, 1 октября 1992 г. - 30 сентября 1993 г.» . дои : 10.2172/10143912 . ОСТИ 10143912 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б МакКлинток, РОД (31 октября 1966 г.). «Проектирование, испытания и использование установки обходного фильтра реактора Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL)» . дои : 10.2172/4508009 . ОСТИ 4508009 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б «Высокопоточный лучевой реактор | Проекты восстановления окружающей среды | BNL» . www.bnl.gov . Проверено 17 февраля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с д https://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/bulletin/1996/bb020296.pdf «Раскрытие проблемы в HFBR», Брукхейвенский бюллетень. 2 февраля 1996 г.
- ^ Jump up to: а б с д Уолд, Мэтью Л. (1 апреля 1994 г.). «7 человек подверглись воздействию радиации в результате аварии в лаборатории в США» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 17 февраля 2023 г.
- ^ «В этом году уборщики собираются снести знаменитую реакторную батарею в Брукхейвене» . Energy.gov.ru . Проверено 17 февраля 2023 г.