Реактор Университета штата Вашингтон - Washington State University Reactor - Wikipedia

Реактор Университета штата Вашингтон
WSUReactorCore.JPG
Ядро WSUR в устойчивом состоянии 1 МВт
Действующее учреждениеВашингтонский государственный университет
Место расположенияПуллман, Вашингтон
Координаты46 ° 44′10 ″ с.ш. 117 ° 08′37 ″ з.д. / 46.73611111 ° с.ш.117.14361111 ° з.д. / 46.73611111; -117.14361111Координаты: 46 ° 44′10 ″ с.ш. 117 ° 08′37 ″ з.д. / 46.73611111 ° с.ш.117.14361111 ° з.д. / 46.73611111; -117.14361111
ТипTRIGA Преобразование
Мощность1 МВт (тепловая)
Строительство и содержание
Стоимость строительства479 000 долларов США
Строительство началось1957
Первая критичность7 марта 1961 г. (1961-03-07)
Сотрудники3
Операторы12
Технические характеристики
Максимум Тепловой поток7.00E + 12 н / см ^ 2-с (прибл.)
Макс быстро Поток4.00E + 12 н / см ^ 2-с (прибл.)
Тип топливаTRIGA тип
Охлаждениелегкая вода
Нейтронный замедлительZr-H и легкая вода
Отражатель нейтроновграфит
Управляющие стержни1 импульсный стержень B4C, 3 лезвия Boral, 1 лезвие из нержавеющей стали
Облицовка Материал304 нержавеющая сталь

В Реактор Университета штата Вашингтон (WSUR) размещается в исследовательском центре Додгена и был завершен в 1961 году. Реактор (тогда еще) Вашингтонского государственного колледжа был детищем Гарольда В. Додгена, бывшего исследователя Манхэттенского проекта, где он получил докторскую степень с 1943 по 1946 год. Он добился финансирования амбициозного «реакторного проекта» от Национальный фонд науки, Комиссии по атомной энергии и администрации колледжа на общую сумму 479000 долларов (примерно 4 миллиона долларов в долларах 2019 года). Основанием для строительства реактора Додгеном было то, что Колледж изначально был расположен как учебный центр для Hanford сайт, а также Национальная лаборатория Айдахо потому что в то время на Западе не было другого исследовательского реактора. После завершения обширного процесса подачи заявки и проектирования с помощью подрядчиков из General Electric они были заложены в августе 1957 года, и первая критическая мощность была достигнута 7 марта 1961 года при уровне мощности 1 Вт. В течение следующего года они постепенно увеличивали мощность до максимальной разрешенной мощности в 100 кВт.

Изначально это был General Electric Реактор для испытаний материалов с пластинчатыми пучками твэлов, но был модернизирован в 1967 г. до 1 МВт. General Atomics TRIGA (Обучение исследованию изотопов General Atomics) реактор.[1] Стандарт TRIGA твэлы представляют собой стержни цилиндрической формы, плакированные в нержавеющая сталь использование в качестве топлива урана-235, диспергированного в керамической матрице из гидрида циркония.[2] WSUR работал с этим TRIGA топливом до тех пор, пока в рамках Программы увеличения срока службы топлива (FLIP) реактор в 1976 году не был снова модернизирован с использованием частично новой активной зоны из высокообогащенногоTRIGA Топливо FLIP рассчитано на увеличенный срок службы.[1] Два года спустя, в 1978 году, из-за глобальных опасений распространение ядерного оружия на федеральном уровне было предписано заменить все высокообогащенное реакторное топливо (за исключением использования в военных целях) на низкообогащенное. Уран Топливо (НОУ).[3] Из-за обширных работ, стоимости и количества исследовательских реакторов, подвергающихся этой процедуре, WSUR не был преобразован до октября 2008 года. Все топливо FLIP было заменено другим TRIGA топливо, известное как 30/20 НОУ, и когда 7 октября 2008 г. новая активная зона стала критической, она стала единственной в мире активной зоной со смесью 8,5 / 20 (стандарт TRIGA) и 30/20 НОУ.[4] Лицензия на установку была продлена еще на 20 лет после завершения анализа и анализа безопасности. Дата вступления в силу 30 сентября 2011 г.

Дизайн

Ядро WSUR представляет собой прямоугольную алюминиевую коробку, подвешенную к конструкции подвижного моста. Ядро окружает бассейн объемом 242 000 литров с деионизированной легкой водой высокой чистоты, который используется как охлаждающая жидкость, щит, и Модератор. Внутри стержневого ящика находится нижняя решетчатая пластина, в которую помещены 3- и 4-стержневые блоки TRIGA Топливо разделено борно-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 тремя разными и независимыми детекторами, расположенными внутри основной структуры; есть компенсированная ионная камера, нескомпенсированная ионная камера и камера деления в трех из четырех углов решетчатой ​​коробки.[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 контурами.[5] Градирня используется для отвода тепла из вторичного контура в окружающую среду, гарантируя, что система остается в пределах температурных пределов, предотвращая воздействие на окружающую среду воды, которая контактировала с реактором.[5] WSUR - это чисто исследовательский реактор, не имея как сосуд под давлением и паровая турбина которые используются для генерации электричество в энергетические реакторы.

Основное применение WSUR - генерирование нейтронов, которые можно использовать для множества экспериментальных целей. Есть несколько специализированных экспериментальных установок для нейтронно-активационного анализа и производства изотопов (см. Ниже), а также несколько универсальных пробирок-ротаторов, в которых образцы опускаются в активную зону на заданное время, затем извлекаются и отправляются в лабораторию, где будет проведен анализ данных. происходить.[1]

Пульсирующий

Как и многие реакторы TRIGA, WSUR может генерировать импульсы. Обычно WSUR работает на установившемся уровне мощности 1 МВт, однако из-за уникальных характеристик топлива TRIGA он может генерировать импульсы примерно в 1000 раз большей мощности в течение очень короткого промежутка времени.[5] Эта способность обусловлена ​​тем, что топливо TRIGA разработано с мгновенным отрицательным температурным коэффициентом реактивности, что означает, что по мере нагрева топлива оно становится все менее и менее реактивным (оно само отключается). Таким образом, когда один из элементов управления (известный как переходной стержень) выбрасывается из активной зоны под действием давления воздуха на высоких скоростях, мощность реактора подскакивает с ~ 80 Вт до более чем 1 миллиарда ватт и снова снижается за 50 миллисекунд[5] вызывая яркую синюю вспышку Черенковское излучение.[1] Видео об этом эффекте можно найти на веб-странице WSUNSC (см. Ссылки).

Исследование

Нейтронно-активационный анализ это метод, используемый для определения концентраций элементов в неизвестных образцах. Это особенно полезно для определения количества тяжелых металлов (до частей на миллиард) в образцах, которые часто имеют размер всего 10 мг. WSUR может даже проводить исследования NAA с помощью пульсации образцов.[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, кольцах деревьев и других образцах 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 может быть выполнено даже с использованием реактора и связанного с ним оборудования NAA.[1]WSUR также использует нейтроны, которые он генерирует, для производства изотопов для различных других областей.

Установка пучка надтепловых нейтронов

Реактор WSU TRIGA имеет установку внешнего пучка надтепловых нейтронов. Этот пучок представляет собой хорошо сколлимированный высокопоточный пучок сухих нейтронов средней энергии. Его также можно модифицировать для генерации нейтронов низкой энергии. Эта установка для луча заключена в специальную комнату с высокой радиационной зоной и была построена совместно с Национальной инженерной лабораторией Айдахо для исследования рака. Текущие проекты включают исследования борно-нейтронной терапии (BNCT), 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, для внутренних «легких» материалов, таких как трещины в отливках, пустоты в сварных швах или потоки жидкости внутри труб.[7]

Источник кобальта-60

В кобальт-60 гамма-излучатель также размещен в бассейне реактора и является отдельной системой от самого реактора. Колледж ветеринарной медицины WSU, а также несколько аспирантов-биологов используют источник как средство для стерилизации биологических образцов, поскольку он намного дешевле и быстрее, чем автоклав.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е http://nrc.wsu.edu/
  2. ^ http://www.triga.ga.com
  3. ^ https://www.nrc.gov/reactors/non-power.html
  4. ^ WSUNRC
  5. ^ а б c d е Соединенные Штаты. Комиссия по ядерному регулированию. Исследовательские и испытательные реакторы. Отчет по анализу безопасности модифицированного ядерного реактора TRIGA Вашингтонского университета. Вашингтон, округ Колумбия: Комиссия по ядерному регулированию, 2002. Печать.
  6. ^ Payne, R. F .; Drader, J. A .; Friese, J. I .; Greenwood, L.R .; Hines, C.C .; Metz, L.A .; Kephart, J.D .; King, M.D .; Pierson, B.D .; Smith, J.D .; Уолл, Д. Э. "Флюенс нейтронов и воспроизводимость энергии двухдолларового импульса реактора TRIGA", J. Radioanal. Nucl. Chem., 2009, 282, 59-62.
  7. ^ Nigg, D.W .; Venhizen, J. R .; Wemble, C.A .; Tripard, G.E .; Sharp, S .; Фокс, К. «Модернизация потока и аппаратуры для установки пучка эпитепловых нейтронов в Университете штата Вашингтон», Appl. Radiat. Изот. 2004, 61.5, 993-996.
  • «Подробная информация о исследовательском реакторе - WSUR, Вашингтонский университет». Получено 2010-12-27.