Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Установка нейтронно-захватной терапии бором на FiR 1.

FiR 1 (Финляндский реактор 1) был первым ядерным реактором Финляндии . Это был исследовательский реактор , расположенный в районе кампуса Отаниеми в городе Эспоо . TRIGA реактор Mark II имел тепловую мощность 250 кВт. Он был введен в эксплуатацию в 1962 году и был остановлен на постоянной основе в 2015 году. Сначала реактор эксплуатировался Хельсинкским технологическим университетом , а с 1971 года - Центром технических исследований Финляндии VTT . [1]

Помимо исследований, реактор использовался для производства радиоактивных изотопов для промышленных измерений. Он также использовался для нейтронно-активационного анализа геологических и биологических материалов. Образцы лунного грунта с Аполлона-12 были проанализированы с помощью FiR 1. Радиационные повреждения оборудования были исследованы с помощью реактора. Например, магнитометры для термоядерного реактора ITER были облучены FiR 1. Студенты университета выполняли упражнения с реактором. После 2000 г. наиболее значительным применением реактора была борная нейтронно-захватная терапия для пациентов с раком в области головы или шеи. [2]

Технология [ править ]

FiR 1 представлял собой реактор TRIGA Mark II, производимый американской компанией General Atomics . Первоначальная тепловая мощность реактора составляла 100 киловатт. В 1967 году реактор был доведен до 250 киловатт. Тепло ни для чего не использовалось, потому что реактор работал всего несколько часов в день. [1]

Активная зона реактора находилась на дне бассейна глубиной около 6 метров (20 футов), открытого сверху. [3] Вода действовала как теплоноситель, замедлитель нейтронов и радиационная защита. Диаметр ядра составлял 44 сантиметра (17 дюймов), а высота - 36 сантиметров (14 дюймов). В активной зоне было около 15 килограммов (33 фунта) урана . [4]

В реакторе было 79 твэлов. Топливным материалом служил гидрид урана-циркония (UZrH), содержащий 8–12% урана. Обогащение топлива составляло 20% по урану-235 . Сверху , внизу и вокруг активной зоны реактора находился графитовый отражатель . Отражатель отбросил обратно в активную зону часть нейтронов, вылетевших из активной зоны. Бассейн реактора был окружен бетонным биологическим экраном, который служил радиационной защитой в горизонтальном направлении. [4] Реактор имел четыре регулирующих стержня из карбида бора . [5]

Особенностью топливного материала, гидрида урана-циркония, является сильная отрицательная обратная связь между температурой и реакционной способностью. В результате неконтролируемая цепная реакция физически невозможна. [4] Сильная обратная связь может использоваться для генерации импульсов мощности. Управляющий стержень был выброшен из активной зоны сжатым воздухом, что увеличило мощность реактора в тысячу раз, до 250 мегаватт. Это вызвало повышение температуры топлива, и отрицательная обратная связь остановила цепную реакцию. Импульс мощности длился всего 30 миллисекунд. [5]

История [ править ]

Президент Урхо Кекконен основал FiR 1 в 1962 году.

Контракт на покупку исследовательского реактора был подписан в 1960 году. Самыми активными людьми, стоявшими за приобретением, были Пекка Яухо , Эркки Лаурила и Хейкки Лехтонен. Проект исследовательского реактора был подготовкой к строительству атомной электростанции в Финляндии . Исследовательский реактор был необходим для обучения персонала энергетическим реакторам. [3]

FiR 1 начал работу в 1962 году. В 1967 году его мощность была увеличена со 100 до 250 киловатт. [5] Сначала реактор эксплуатировался Хельсинкским технологическим университетом . В 1971 году финское правительство передало реактор в Центр технических исследований Финляндии VTT . Здание реактора и земля находятся в собственности Campus & Real Estate Университета Аалто . [6]

В 1990-х годах рядом с реактором была построена установка борно-нейтронно-захватной терапии (БНЗТ). В 1999–2011 гг. Было проведено облучение более 300 онкологических больных. Пациенты показали улучшенный контроль опухоли и выживаемость. Компания Boneca Ltd., организовавшая терапию, обанкротилась в январе 2012 года. Тогда VTT решила остановить реактор, так как его эксплуатация обходилась примерно в 500 000 евро в год. В 2015 году реактор был окончательно остановлен за счет извлечения нескольких твэлов из активной зоны. [2]

Демонтаж [ править ]

Реакторный корпус ФиР 1

Первым этапом проекта демонтажа был вывоз топлива из реактора. Затем будут демонтированы другие радиоактивные части (внутренние части активной зоны, бассейн реактора, бетонный биологический экран, установка БНЗТ и первый контур охлаждения). Отработанное топливо и большая часть активной зоны реактора относятся к высокоактивным отходам. Прочие радиоактивные отходы демонтажа классифицируются как отходы низкой и средней активности. Цель состоит в том, чтобы ограничить коллективную дозу облучения демонтажников до 10 миллиман-зивертов . Здание реактора будет очищено, чтобы не было ограничений для его использования в будущем. [4] [6]

Всего в здании реактора находилось 103 отработавших твэла. Всего они содержали 21,4 кг (47 фунтов) урана. Реактор потреблял очень мало топлива, потому что его мощность была очень низкой и он работал всего несколько часов в день. Часть твэлов находилась в реакторе все 53 года работы. Отработавшее топливо не требует охлаждения, поскольку его тепловая энергия распада очень мала. [4] Помимо отработавшего топлива, в здании хранились 24 неиспользованных топливных стержня. Всего они содержали 5,7 кг (13 фунтов) урана. [6]

Топливо FiR 1 поступает из Соединенных Штатов и относится к американской программе приема отработавшего ядерного топлива исследовательских реакторов. Программа предназначена для предотвращения распространения ядерных материалов. Закон Финляндии о ядерной энергии запрещает экспорт ядерных отходов. Однако в законе есть исключение, согласно которому запрет не распространяется на отходы исследовательского реактора. [6] В феврале 2021 года топливо реактора было перевезено в Денвер , где Геологическая служба США будет использовать топливо в течение нескольких лет в своем реакторе. Затем США займутся отработанным топливом. [7]

VTT подписала контракт с Fortum на демонтаж реактора. Fortum планирует начать демонтаж в конце 2022 года. [7] По оценкам, в результате демонтажа реактора будет образовано около 100 кубометров (3500 кубических футов) низко- и среднеактивных отходов. Большая часть отходов будет бетонной. VTT собирается транспортировать отходы демонтажа в хранилище низко- и среднеактивных отходов в Ловиисе или в Олкилуото . [6]

FiR 1 - первый ядерный объект Финляндии, который был демонтирован. Уроки, извлеченные из проекта демонтажа исследовательского реактора, будут использованы для подготовки к снятию с эксплуатации финских атомных электростанций. [2] В 2018 году правительство Финляндии решило выделить VTT специальный грант в размере 13,5 млн евро на демонтаж исследовательского реактора. [8]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Вывод из эксплуатации ядерного реактора FiR 1» . Центр технических исследований Финляндии VTT. 2019 . Проверено 17 марта 2019 .
  2. ^ a b c Айрила, Маркус; Аутеринен, Ииро; Котилуото, Петри; Ванттола, Тимо; Вилкамо, Олли (22 декабря 2015 г.). «Сияние первого в Финляндии реактора гаснет» . Nuclear Engineering International . Проверено 17 марта 2019 .
  3. ^ a b Хирвонен, Катарина (2014-06-19). "Ydinreaktorin säteilevät hautajaiset" . Yle (по-фински) . Проверено 17 марта 2019 .
  4. ^ a b c d e "FiR 1 -tutkimusreaktorin käytöstäpoisto" (Оценка воздействия на окружающую среду) (на финском языке). Центр технических исследований Финляндии VTT. 2014 . Проверено 17 марта 2019 .
  5. ^ a b c Auterinen, I; Салменхаара, SEJ (2008). «Исследовательский реактор FiR 1 TRIGA мощностью 250 кВт - международная роль в терапии с улавливанием нейтронов бора (BNCT) и региональная роль в производстве изотопов, образовании и обучении» (PDF) . Международная конференция по исследовательским реакторам: безопасное обращение и эффективное использование . Проверено 17 марта 2019 .
  6. ^ a b c d e "Вывод из эксплуатации исследовательского реактора VTT FiR 1. Заявка на лицензию" (PDF) . Центр технических исследований Финляндии VTT. 2017-06-20 . Проверено 17 марта 2019 .
  7. ^ a b «Отработанное топливо из исследовательского реактора VTT для дальнейшего использования в США» . VTT. 10 февраля 2021 . Проверено 11 февраля 2021 года .
  8. ^ "Julkisen talouden suunnitelma vuosille 2019–2022" (на финском языке). Министерство финансов. 2018-04-13. п. 32 . Проверено 17 марта 2019 .

Координаты : 60 ° 11′15.72 ″ N 24 ° 49′51.41 ″ E. / 60.1877000 ° с. Ш. 24.8309472 ° в. / 60.1877000; 24,8309472