Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

High Flux Beam Reactor ( HFBR ) был исследовательский реактор , который был расположен в Брукхейвенской национальной лаборатории , в департамент Соединенных Штатов национальной лаборатории энергетики , расположенного в Аптон, Нью - Йорк , на Лонг - Айленд , 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 [ править ]

Основной целью HFBR было производство нейтронов для множества научных целей. Реактор стал источником нейтронов для междисциплинарных научных исследований в области материаловедения, химии, биологии и физики. Реактор использовался при разработке теорий кооперативного упорядочения в больших коллекциях атомов, получивших Нобелевскую премию . [1]

Реактор впервые достиг критического состояния в Хэллоуин , 31 октября 1965 года. Примерно в два раза 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 тому, что HFBR был остановлен в 1989 году и был ограничен тепловой мощностью 30 мегаватт после перезапуска в 1991 году. [3] [2]

HFBR был остановлен в декабре 1996 года на плановое техническое обслуживание и заправку топливом. Во время останова утечка тритиевой воды была выявлена ​​путем обычного отбора проб грунтовых вод из скважин, расположенных рядом с бассейном выдержки отработавшего топлива реактора. В ходе дальнейшего расследования в бассейне выдержки отработавшего топлива была обнаружена утечка, в результате которой загрязненная тритием вода попала в землю. Реактор оставался остановленным на три года для проверки безопасности и защиты окружающей среды. В январе 1998 года все отработавшее топливо было извлечено и отправлено за пределы площадки, чтобы можно было вставить футеровку из нержавеющей стали в бассейн отработавшего топлива для перезапуска реактора. Однако в ноябре 1999 года Министерство энергетики решило навсегда закрыть HFBR. [3] [2]

Дизайн [ править ]

HFBR представлял собой исследовательский реактор с тяжелым водным охлаждением и замедлителем, работающий на обогащенном уране. Активная зона реактора состояла из 28 отдельных тепловыделяющих сборок, собранных в плотноупакованный массив. Топливный материал представлял собой обогащенный уран, легированный алюминием и плакированный алюминием в изогнутых пластинах. Тяжелая вода (D2O) служила замедлителем / отражателем нейтронов и теплоносителем первого контура. Корпус реактора был изготовлен из алюминиевого сплава и содержал активную зону, отражатель и управляющие стержни. Судно состоит из сферической секции диаметром 82 дюйма, приваренной к цилиндру диаметром 46 дюймов. Общая высота сборки судна составляла 24,75 фута. Было девять горизонтальных входных трубок, которые являются неотъемлемой частью сферической части судна. В основной зоне было пространство и доступ для 16 экспериментальных установок.[4] [5] [6]

Реактор был размещен в замкнутой конструкции, увенчанной полусферическим куполом. Реактор находился внутри изоляционного сооружения, построенного из сварных стальных пластин, поддерживаемых двутавровым каркасом, опирающимся на цилиндрическое основание. Внутренний диаметр полусферы в основании составляет 176 футов 8 дюймов. Цилиндрическое основание имеет высоту 22 фута 4 дюйма и опирается на опорную плиту, которая прикреплена болтами к железобетонному кольцу фундамента. Фундаментом изоляционного сооружения является железобетонный мат толщиной 5 футов, опирающийся на грунт под зданием. Внутри изолятора находились реактор и биологическая защита, которые были разделены на уровни оборудования, экспериментальный, балконный и рабочий. Операционный уровень включал диспетчерскую, инструментальные и ремонтные мастерские, лаборатории и офисы.На уровне оборудования находились система очистки воды бассейна выдержки отработавшего топлива, насосы и теплообменники, системы охлаждения и бассейн выдержки отработавшего топлива. Экспериментальный уровень был предназначен для научных пользователей. Биологический щит реактора, окружавший реактор, занимал центральную часть этого уровня. На большом открытом пространстве, окружающем биологический щит, размещалось экспериментальное оборудование, а вдоль стены по периметру располагались лаборатории и офисы. На балконе располагались офисы, раздевалки, туалеты и климатическое оборудование. В изолятор имеется четыре точки доступа: люк для персонала; шлюз вилочного погрузчика; и два шлюза для тракторных прицепов, один из которых расположен на экспериментальном уровне, а другой - на уровне оборудования.Экспериментальный уровень был предназначен для научных пользователей. Биологический щит реактора, окружавший реактор, занимал центральную часть этого уровня. На большом открытом пространстве, окружающем биологический щит, размещалось экспериментальное оборудование, а вдоль стены по периметру располагались лаборатории и офисы. На балконе располагались офисы, раздевалки, туалеты и климатическое оборудование. В изолятор имеется четыре точки доступа: люк для персонала; шлюз вилочного погрузчика; и два шлюза для тракторных прицепов, один из которых расположен на экспериментальном уровне, а другой - на уровне оборудования.Экспериментальный уровень был предназначен для научных пользователей. Биологический щит реактора, окружавший реактор, занимал центральную часть этого уровня. На большом открытом пространстве, окружающем биологический щит, размещалось экспериментальное оборудование, а вдоль стены по периметру располагались лаборатории и офисы. На балконе располагались офисы, раздевалки, туалеты и климатическое оборудование. В изолятор имеется четыре точки доступа: люк для персонала; шлюз вилочного погрузчика; и два шлюза для тракторных прицепов, один из которых расположен на экспериментальном уровне, а другой - на уровне оборудования.туалеты и оборудование HVAC были расположены на балконе. В изолятор имеется четыре точки доступа: люк для персонала; шлюз вилочного погрузчика; и два шлюза для тракторных прицепов, один из которых расположен на экспериментальном уровне, а другой - на уровне оборудования.туалеты и оборудование HVAC были расположены на балконе. В изолятор имеется четыре точки доступа: люк для персонала; шлюз вилочного погрузчика; и два шлюза для тракторных прицепов, один из которых расположен на экспериментальном уровне, а другой - на уровне оборудования.[6]

Девять линий нейтронного пучка отходят от HFBR в виде радиальных спиц. Одновременно на девяти лучевых линиях можно было проводить до 15 экспериментов. Два оператора реактора и два диспетчера круглосуточно работали в диспетчерской HFBR. [4] В дополнение к линиям пучка были предоставлены семь гильз для облучения образцов для экспериментов по нейтронной активации, которые простирались от корпуса сферического реактора к ядерному топливу. [2]

В качестве исследовательского реактора HFBR никогда не имел системы преобразования энергии для выработки электроэнергии. Тепло от ядерных реакций передавалось от циркулирующего тяжелого водного замедлителя и теплоносителя во вторичный охлаждающий контур обычной воды, который протекал через градирни, расположенные к западу от локализации HFBR. [7]

Примечательно, что наибольший поток нейтронов в реакторе производился за пределами активной зоны, а не внутри, что позволяло использовать наибольшие возможности при планировании экспериментов. [1]

В течение 1993 г. в HFBR была проведена модернизация безопасности, а также были установлены новые научные приборы. [4]

Снаружи от здания реактора и совместно с ранее построенным BGRR находилась установка байпасного фильтра реактора (RBFF). Эта установка обеспечивала улучшенную очистку воздуха перед выбросом в атмосферу в маловероятном случае отказа тепловыделяющего элемента на BGRR или HFBR. Он также обеспечил достаточную очистку воздуха, чтобы можно было использовать воздушное охлаждение в качестве метода борьбы с графитовым возгоранием на BGRR. Объект введен в эксплуатацию в 1965 году. [5]

1994 Экспериментальный огонь TRISTAN [ править ]

31 марта 1994 г. небольшой пожар вспыхнул в одном из экспериментов с пучком пучка, которые проводились на экспериментальной площадке за пределами реактора и биологической защиты. Реактор, связанные с ним системы эксплуатации реактора и системы безопасности не были задействованы в пожаре. [8] [7]

Эксперимент по изучению распада лантана- 148, названный TRISTAN, который сгорел, содержал цилиндрическую капсулу из 5 граммов урана приблизительно 1 дюйм в диаметре и 1 ½ дюйма высотой. Капсула подверглась воздействию нейтронов из луча реактора. Во время эксперимента образовывались твердые и газообразные продукты деления, в том числе газообразный йод-131 , которые выбрасывались в огонь. Дым от пожара был обнаружен дежурным персоналом примерно в 2:20 ночи; реактор был остановлен в 2:45 утра, а изолятор HFBR был эвакуирован в 3:47 утра. В 4:51 официальные лица BNL объявили аварийную ситуацию с предупреждением, которая является второй по низшей из четырех категорий аварийных ситуаций. Пожар самозатухает после отключения электропитания эксперимента. [8]

Семь сотрудников лаборатории были минимально загрязнены радионуклидами, унесенными дымом от пожара. Все семеро прошли дезинфекцию в душевых в лаборатории и отправились домой. [8]

Во время пожара небольшое количество радиации было выпущено в атмосферу из вентиляционной трубы, обслуживающей BGRR и HFBR. Количество выпущенного излучения сравнивалось с типичным фоновым излучением за несколько секунд. Представители BNL и представители здравоохранения штата Нью-Йорк согласились, что освобождение не представляет опасности для общественности. [7] [8]

HFBR был закрыт для проведения нескольких расследований до июня 1994 года, а затем был возобновлен. Эксперимент TRISTAN был окончательно прекращен. [7]

Вывод из эксплуатации [ править ]

Дезактивация и вывод из эксплуатации комплекса HFBR, состоящего из нескольких конструкций и систем для эксплуатации и обслуживания реактора, были завершены с 1999 по 2009 год. Лопасти регулирующих стержней были сняты и отправлены за пределы площадки в 2009 году. Опорожненный и очищенный купол HFBR, который все еще Облученный корпус реактора находится под наблюдением. [3] Окончательный вывод из эксплуатации локализации HFBR должен быть выполнен в конце периода распада радионуклидов, 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 его сноса в 2020 году [9].

См. Также [ править ]

  • Брукхейвенская национальная лаборатория
  • Брукхейвенский графитовый исследовательский реактор , предшественник HFBR в Брукхейвенской национальной лаборатории
  • Брукхейвенский медицинский исследовательский реактор (BMRR), еще один реактор, который работал в Брукхейвенской национальной лаборатории
  • Графитовый реактор X-10, графитовый реактор с урановым топливом, похожий по конструкции и эпохе, расположенный в Национальной лаборатории Ок-Ридж.

Внешние ссылки [ править ]

  • https://www.bnl.gov/hfbr/hfbr-complex.php - официальная страница Брукхейвенской национальной лаборатории по комплексу HFBR.

Ссылки [ править ]

Цитаты
  1. ^ a b c История Брукхейвена: использование реакторов в качестве инструментов исследования - Брукхейвенская национальная лаборатория реактора с сильнопоточным пучком. Доступ 19 декабря 2020 г.
  2. ^ a b c d e https://www.bnl.gov/hfbr/ High Flux Beam Reactor. BNL Отдел охраны окружающей среды. Доступ 19 декабря 2020 г.
  3. ^ a b c https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22739969/ Hu, Jih-Perng, et. al. «Вывод из эксплуатации реактора с сильнопоточным пучком в Брукхейвенской национальной лаборатории». Физический журнал здоровья. Август 2012 г.
  4. ^ a b c https://www.osti.gov/servlets/purl/10143912 Отчет об исследованиях в Брукхейвене, 1993 г., Брукхейвенская национальная лаборатория. 23 апреля 1993 г.
  5. ^ a b https://www.osti.gov/servlets/purl/4508009 Проектирование, испытание и использование установки байпасного фильтра реактора Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL). 22 августа 1966 г.
  6. ^ a b https://www.bnl.gov/hfbr/hfbr-complex.php "Описание комплекса высокопоточного реактора" Отдел охраны окружающей среды BNL. По состоянию на 20 декабря 2020 г. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
  7. ^ a b c d https://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/bulletin/1996/bb020296.pdf Брукхейвенский бюллетень «Раскрытие проблемы в HFBR». 2 февраля 1996 г.
  8. ^ a b c d https://www.nytimes.com/1994/04/01/nyregion/7-exposed-to-radiation-in-us-lab-accident.html Уолд, Мэтью Л. «7 Воздействие радиации. в аварии в лаборатории США »New York Times. 1 апреля 1994 г.
  9. ^ https://www.energy.gov/em/articles/cleanup-workers-set-tear-down-iconic-brookhaven-reactor-stack-year Рабочие-уборщики собираются снести в этом году культовую установку реакторов в Брукхейвене. 25 февраля 2020 года. Министерство энергетики.