Австралийский легководный реактор с открытым бассейном - Open-pool Australian lightwater reactor

Наука с нейтроны
Neutron.svg
Фонды
Рассеяние нейтронов
Другие приложения
Инфраструктура
Нейтронные объекты

В Австралийский легководный реактор с открытым бассейном (ОПАЛ) - это 20мегаватт (МВт) плавательный бассейн ядерный исследовательский реактор. Официально открытый в апреле 2007 года, он заменил Австралийский реактор с сильным магнитным потоком как единственный ядерный реактор в Австралии и расположен в Австралийская организация ядерной науки и технологий (ANSTO) Научно-исследовательский центр в г. Лукас Хайтс, Новый Южный Уэльс, пригород Сидней. И OPAL, и его предшественник были широко известны как просто Реактор Лукас Хайтс, после их местонахождения.

Функции

Основные области применения реакторов:

  • Облучение целевых материалов для производства радиоизотопы для медицинского и промышленного применения
  • Исследования в области материаловедение и структурная биология с использованием нейтронных пучков и сложного экспериментального оборудования
  • Анализ минералов и проб с помощью метод нейтронной активации и метод активации запаздывающих нейтронов
  • Облучение кремниевые слитки чтобы легировать их фосфором и производить основной материал, используемый при производстве полупроводниковых приборов.

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

В течение 2014 года OPAL проработал в общей сложности 290 дней на мощности, а в 2015 году - более 300 дней.

История

В Аргентинский Компания INVAP нес полную ответственность через под ключ подписанный в июне 2000 г. контракт на поставку реактора, выполнение проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию. Местное гражданское строительство было выполнено партнером ИНВАП, Джон Холланд -Эванс Дикин Отрасли.[1] Установка оснащена большим (20 литров (4,4 имп гал; 5,3 галлона)) жидким дейтериевым источником холодных нейтронов.[2] современное суперзеркало гидов и зал гидов размером 35 на 65 метров (115 футов x 213 футов). Источник холода был разработан Петербургским институтом ядерной физики.[3] криогенная система, разработанная и поставленная Air Liquide и первоначальный набор из четырех суперзеркал, поставленных Мирротроном.[4]

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

OPAL был открыт 20 апреля 2007 г. Премьер-министр Австралии Джон Ховард[6] и является заменой HIFAR реактор. ANSTO получила лицензию на деятельность от Австралийское агентство радиационной защиты и ядерной безопасности (ARPANSA) в июле 2006 г., что позволяет начать горячий пуск, когда топливо сначала загружается в активную зону реактора. OPAL пошел критический впервые вечером 12 августа 2006 г. и впервые вышла на полную мощность утром 3 ноября 2006 г.[7]

Детали объекта

Бассейны реакторов OPAL. Изготовленный из нержавеющей стали и шириной 4,5 метра (15 футов), он содержит деминерализованную воду, используемую для защиты и охлаждения.

В активная зона реактора состоит из 16 низкообогащенных пластинчатых тепловыделяющие сборки и находится на глубине 13 метров (43 фута) в открытом бассейне. Легкая вода (нормальная H2O) используется как охлаждающая жидкость и Модератор пока тяжелая вода (D2O) используется как нейтрон отражатель. Назначение отражателя нейтронов - улучшить экономию нейтронов в реакторе и, следовательно, увеличить максимальный поток нейтронов.

OPAL является центральным звеном ANSTO, обеспечивая радиофармпрепарат и радиоизотоп производство, облучение услуги (включая нейтронные трансмутация легирование кремния), нейтронно-активационный анализ и пучок нейтронов исследование. OPAL может производить в четыре раза больше радиоизотопов для ядерная медицина лечение как старые HIFAR реактор и более широкий спектр радиоизотопов для лечения болезней. Современный дизайн включает в себя холодный источник нейтронов (ЦНС).[нужна цитата ]

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

Рассеяние нейтронов на OPAL

В Институт Брэгга в ANSTO принимает OPAL рассеяние нейтронов средство. Сейчас он работает как пользовательский объект, обслуживающий научное сообщество в Австралии и во всем мире. Новое финансирование было получено в 2009 году для установки дополнительных конкурентоспособных приборов и каналов пучка. Фактический объект состоит из следующих инструментов:

ЕХИДНА

Технический чертеж порошкового дифрактометра высокого разрешения ECHIDNA (август 2003 г.)
Монохроматор Ге-115 приобретен у Брукхейвенская национальная лаборатория.

ЕХИДНА это название высокого разрешения нейтрон порошковый дифрактометр. Прибор предназначен для определения кристаллической структуры материалов с использованием нейтронное излучение аналогично рентгеновским методам. Он назван в честь австралийского монотремный ехидна, так как колючие вершины инструмента похожи на ехидну.

Он работает с тепловые нейтроны. Одна из главных особенностей - массив из 128 коллиматоров и позиционно-чувствительных детекторов для быстрого сбора данных. ECHIDNA позволяет определять структуру, измерять текстуру и наносить на карту взаимное пространство монокристаллов в самых различных средах образцов, обслуживая сообщества физиков, химиков, материалов, минералов и наук о Земле. ЕХИДНА является частью Институт Брэгга парк рассеяние нейтронов инструменты.[9]

Составные части

  • Гид нейтронов
    Инструмент расположен на TG1 тепловой нейтрон направляющая реактора OPAL. Расстояние от реактора - 58 метров (190 футов). Позиция в гайде вторая после ВОМБАТ инструмент. Размер направляющей составляет 300 миллиметров (12 дюймов) в высоту и 50 миллиметров (2,0 дюйма) в ширину, и на нее нанесено покрытие суперзеркало покрытия.
  • Начальный коллиматор
    Есть Söller коллиматоры перед монохроматором, чтобы уменьшить расходимость луча и увеличить угловое разрешение прибора. Поскольку это компромисс по интенсивности, два пункта 5' и 10' соответственно, могут быть заменены или полностью удалены с помощью автоматизированного механизма. Коллиматоры покрывают весь размер пучка, доставляемого нейтроноводом.
  • Монохроматор
    Монохроматор состоит из плит [115] ориентированные кристаллы германия, которые наклонены друг к другу, чтобы сфокусировать отраженный луч Брэгга. Устройство было приобретено в Брукхейвенская национальная лаборатория в США после закрытия нейтронной установки.
  • Вторичный коллиматор
    Опционально дополнительный коллиматор с 10' угловой прием и 200 на 20 миллиметров (7,87 дюйма × 0,79 дюйма) могут быть помещены в монохроматический пучок между монохроматором и образцом, что снова влияет на функцию разрешения прибора.
  • Система щелей
    Два автоматизированных набора горизонтальных и вертикальных пар поглощающих пластин позволяют уменьшить размер монохроматического пучка до вторичного коллиматора и размер образца. Они удаляют нежелательные нейтроны и уменьшают фон возле детектора. Кроме того, они позволяют выбрать позицию образца для исследования.
  • Монитор луча
    А 235U монитор деления измеряет количество нейтронов, падающих на образец. Эффективность 10−4 и большинство нейтронов проходят через устройство без помех. Отсчеты монитора важны для корректировки изменений потока пучка из-за изменений в реакторе или в приборами, расположенными выше по потоку.
  • Примерный этап
    Образец выдерживает большая нагрузка гониометр состоит из вертикальной оси вращения омеги на 360 °, таблиц перемещения по оси x и y и ступени поперечного наклона хи-фи в диапазоне ± 20 °. Он может выдерживать несколько сотен килограммов, чтобы выдерживать более тяжелые образцы среды, такие как криостаты, печи, магниты, грузовые рамы, реакционные камеры и другие. Типичный образец порошка помещается в банки с ванадием, которые не дают неструктурированного фона. Упомянутая среда образца позволяет измерять изменения в образце в зависимости от внешних параметров, таких как температура, давление, магнитное поле и т. Д. Ступень гониометра является избыточным для большинства измерений дифракции порошка, но будет важен для измерений монокристаллов и текстуры. где ориентация образца играет роль.
  • Детектор коллиматоры
    Набор из 128 детекторов, каждый из которых оснащен 5-дюймовым коллиматором, расположенным в секторе 160 °, фокусируясь на образце. Коллиматоры выделяют рассеянное излучение в четко определенных диапазонах 128 угловых положений. Вся установка коллиматора и детектора монтируется на общем столе, который более мелкими шагами сканирует образец для дальнейшего объединения в непрерывную дифракционную картину.
  • Детекторные трубки
    128 линейных позиционно-чувствительных 3Он Трубки детектора газа покрывают всю высоту отверстия 300 миллиметров (12 дюймов) позади коллиматоров. 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.

PLATYPUS

PLATYPUS - это время полета рефлектометр построенный на холодный нейтрон источник. Прибор служит для определения структуры интерфейсов с помощью сильно коллимированных нейтронные пучки. Эти лучи падают на поверхность под небольшими 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 разных углов падения, времяпролетный характер означает, что доступны шкалы времени кинетических процессов. Анализируя отраженный сигнал, можно составить картину химической структуры интерфейса. Этот прибор можно использовать для исследования биомембран, липидных бислоев, магнетизма, слоев адсорбированных поверхностно-активных веществ и т. Д.

он назван в честь Орниторинхус анатинус, полуводное млекопитающее, обитающее в Австралии.

ВОМБАТ

WOMBAT - это высокоинтенсивный нейтрон порошковый дифрактометр. Прибор служит для определения кристаллической структуры материалов с помощью нейтронного излучения аналогично рентгеновским методам. Он назван в честь вомбат, а сумчатое животное коренной для Австралии.

Он будет работать с тепловые нейтроны. Он был разработан для обеспечения максимальной скорости потока и сбора данных, чтобы получать дифракционные картины с временным разрешением за доли секунды. Вомбат сосредоточится на на месте исследования и критические по времени исследования, такие как определение структуры, измерения текстуры и картографирование взаимного пространства монокристаллов в самых различных средах образцов, обслуживающих сообщества физиков, химиков, материалов, минералов и наук о Земле.

КОВАРИ

КОВАРИ это нейтрон остаточный стресс дифрактометр. Напряжение сканирование с использованием тепловые нейтроны это порошковая дифракция метод в поликристаллическом блоке материала, исследующий изменение межатомного расстояния из-за внутреннего или внешнего стресс. Он назван в честь Ковари, австралийское сумчатое животное.

Он обеспечивает неразрушающий диагностический инструмент для оптимизации, например послесварочная термообработка (PWHT, аналогично закалка ) сварных конструкций. Напряжения растяжения, например, вызывают рост трещин в конструктивных элементах, а напряжения сжатия препятствуют росту трещин (например, отверстия, расширенные в холодном состоянии, подвержены циклическому износу). Стратегии продления срока службы имеют большое экономическое влияние, а сканирование деформаций обеспечивает определение напряжений, необходимых для расчета оставшегося срока службы, а также средства контроля состояния компонентов, поскольку оно является неразрушающим. Одна из основных функций - это образец стола, который позволит исследовать крупные инженерные компоненты с очень точной ориентацией и позиционированием.[нужна цитата ]

Другие

  • TAIPAN - Тепловой 3-осевой спектрометр[10]
  • KOALA - Дифрактометр Лауэ[11]
  • QUOKKA - Малоугловое рассеяние нейтронов[12]
  • ПЕЛИКАН - времяпролетный спектрометр холодных нейтронов[13]
  • SIKA - 3-х осевой спектрометр холода[14]
  • КУКАБУРРА - Ультра-малоугловое рассеяние нейтронов (USANS)[15]
  • DINGO - нейтронная радиография, томография и визуализация[16]

Спектакль

На начальных этапах тестирования и ввода в эксплуатацию каждое оборудование и система тестировались изолированно, а затем комплексно. Первые испытания проводились без загрузки ядерного топлива в активную зону, а затем был тщательно продуман план загрузки ядерного топлива в активную зону реактора и достижения первой ядерной цепи. Для того, чтобы реактор работал на полную мощность, следовали последовательные шаги увеличения мощности. После завершения ввода в эксплуатацию Австралийский ядерный регулирующий орган (ARPANSA) выдал лицензию, разрешающую его работу на полной мощности. Во время первых рабочих циклов типичный период прорезывания зубов у первый в своем роде дизайн последовал.[17][18]Реактор показал себя надежным поставщиком радиофармпрепараты, а также служит источником нейтронов для проведения исследований материалов с использованием нескольких инструментов.[19]

С момента ввода в эксплуатацию реактор работал с очень высокой степенью готовности, в течение периода 2012-2013 годов он проработал 265 дней на полной мощности (включая расширенный период планового технического обслуживания), в течение 2013-14 годов в течение 294 дней на полной мощности и в течение 2014-2013 годов. 15 он проработал 307 суток на полной мощности.

По состоянию на сентябрь 2016 года он накопил в общей сложности 2200 эквивалентных дней полной мощности. Каждые 30 дней рабочего цикла облучаются более 150 партий кремния, Mo99 производится на регулярной основе для рынка ядерной медицины. OPAL доставил 4 миллиона доз. Что касается исследований с нейтронами, Австралийский центр нейтронного рассеяния (бывший институт Брэгга) насчитывает более 120 ученых и 13 приборов, работающих с пучком нейтронов, и подготовил более 600 научно-исследовательских работ с использованием нейтронов, поступающих из активной зоны OPAL.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Запасной исследовательский реактор ANSTO». Leighton Holdings. Архивировано из оригинал 18 марта 2015 г.. Получено 20 января 2016.
  2. ^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Источник холодных нейтронов». ansto.gov.au. Архивировано из оригинал 3 марта 2016 г.. Получено 20 января 2016.
  3. ^ "Петербургский институт ядерной физики. Национальный исследовательский центр" Курчатовский институт"". pnpi.spb.ru. Получено 20 января 2016.
  4. ^ Szimandl Béla. «Мирротрон Многослойная Лаборатория». kfkipark.hu. Получено 20 января 2016.
  5. ^ «Рейд Гринпис на австралийский ядерный реактор». www.abc.net.au. 18 декабря 2001 г.. Получено 1 сентября 2017.
  6. ^ «Премьер-министр открывает новый ядерный реактор в Австралии» (PDF) (Пресс-релиз). ANSTO. 20 апреля 2007 г.. Получено 3 июля 2009.
  7. ^ "Сиднейский опал реактор на полную мощность" (Пресс-релиз). INVAP. 10 ноября 2006 г.. Получено 3 июля 2009.
  8. ^ «Реактор OPAL уже получил семь наград в Австралии» (Пресс-релиз). INVAP. 14 ноября 2006 г.. Получено 3 июля 2009.
  9. ^ Liss, L .; Хантер, Б .; Hagen, M .; Ноукс, Т .; Кеннеди, С. (2006). «Ехидна - новый порошковый дифрактометр высокого разрешения, строящийся на OPAL» (PDF). Physica B. 385-386: 1010. Bibcode:2006PhyB..385.1010L. Дои:10.1016 / j.physb.2006.05.322.
  10. ^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Тайпан - АНСТО». ansto.gov.au. Получено 20 января 2016.
  11. ^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. "Коала - АНСТО". ansto.gov.au. Получено 20 января 2016.
  12. ^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Квокка - АНСТО». ansto.gov.au. Получено 20 января 2016.
  13. ^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. "Пеликан - АНСТО". ansto.gov.au. Получено 20 января 2016.
  14. ^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. "Сика - АНСТО". ansto.gov.au. Получено 20 января 2016.
  15. ^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Кукабарра - АНСТО». ansto.gov.au. Получено 20 января 2016.
  16. ^ Австралийская организация ядерной науки и технологий. «Динго - АНСТО». ansto.gov.au. Получено 20 января 2016.
  17. ^ «Сиднейский ядерный реактор будет остановлен». ABC News. 27 июля 2007 г.. Получено 3 июля 2009.
  18. ^ «Реактор остановится примерно на восемь недель» (PDF) (Пресс-релиз). ANSTO. 27 июля 2007 г.. Получено 25 октября 2007.
  19. ^ Ричард Мейси (22 февраля 2008 г.). «Неактивный реактор заставляет больных ждать лечения». Sydney Morning Herald. Получено 3 июля 2009.

внешняя ссылка

Координаты: 34 ° 03′05 ″ ю.ш. 150 ° 58′44 ″ в.д. / 34,051339 ° ю.ш.150,978799 ° в. / -34.051339; 150.978799