Испытания материалов реактор (ССО) был одним из первых ядерных реакторов , специально сконструированных для облегчения концепции и дизайна будущих реакторов. [2] Он предоставил большую часть фундаментальных данных об облучении, которые лежат в основе ядерной энергетики . Он работал в Айдахо на Национальной испытательной станции реакторов с 1952 по 1970 год.
Реактор для испытаний материалов (MTR) | |
---|---|
Поколение | 1 |
Концепция реактора | Легководный реактор |
Статус | Списан |
Место расположения | Национальная испытательная станция реакторов , Айдахо |
Координаты | 43 ° 35′10 ″ с.ш., 112 ° 57′46 ″ з.д. / 43,58611 ° с.ш.112,96278 ° з.д. |
Основные параметры активной зоны реактора | |
Топливо ( делящийся материал ) | 235 U |
Состояние топлива | U-Al плиты |
Энергетический спектр нейтронов | Тепловой |
Первичный метод контроля | Кадмий |
Главный модератор | Легкая вода |
Теплоноситель первого контура | Воды |
Использование реактора | |
Основное использование | Исследования энергетических реакторов, производство радиоизотопов |
Мощность (тепловая) | 40 МВт |
Критичность (дата) | 31 марта 1952 г. [1] |
Оператор / владелец | Филипс Петролеум Компани |
Дизайн и административная история
Эволюция дизайна MTR началась в 1944 году в Clinton Laboratories (ныне Окриджская национальная лаборатория ), первоначально предназначавшейся для производства продуктов деления. Концепция развивалась от гомогенного реактора мощностью 50 кВт до активной зоны с водяным охлаждением и замедлителем, а затем снова по предложению Юджина Вигнера до 30 МВт активной зоны с легководным охлаждением и замедлителем. [1]
Для проверки конструкции был построен полномасштабный макет реактора в Ок-Ридже, но 27 декабря 1947 года Комиссия по атомной энергии объявила, что все разработки реактора будут централизованы в Аргоннской национальной лаборатории (ANL). В ноябре 1948 г. ANL была издана директива о продолжении проекта MTR. [1] Комитет по гарантиям AEC выразил озабоченность по поводу потенциального выброса большого количества продуктов деления из-за высокой мощности реактора по отношению к предлагаемой площадке в ANL, и поэтому площадка реактора была перенесена на новую испытательную станцию реакторов недалеко от Арко, штат Айдахо. [3]
Компания Blaw-Knox была выбрана инженером-архитектором в июле 1949 года для завершения инженерного проектирования. Компания «Флуор» была нанята в феврале 1950 года в качестве строительного подрядчика. Основание для ССО было заложено в мае 1950 г., а строительство было завершено в феврале 1952 г. Первые экспериментальные испытания были введены в реактор 2 августа 1952 г. [1]
Реактор
Реактор имел высокообогащенного урана сердечник , выполненный из металлической пластины типа урана - алюминиевого топлива плакированного алюминия. Восемнадцать пластин с топливом были собраны в тепловыделяющие сборки. Ядро работало от 21 до 23 сборок. Реактор охлаждали и замедляли за счет прокачки воды через твэлы. [3]
Активная зона была окружена бериллиевым отражателем нейтронов, помещенным в алюминиевый резервуар. Снаружи резервуара было пространство, заполненное графитовыми шарами, а затем графитовым блоком. Графит служил для термализации и отражения нейтронов обратно в активную зону и для удержания термализованных нейтронов в зоне, достаточно большой, чтобы позволить разместить многочисленные экспериментальные установки. [2] Тепловой щит из стали окружал графит, а бетонный биологический щит толщиной 9 футов окружал его. [3]
Графит охлаждали принудительным потоком воздуха. Этот воздух стал активируется нейтронами и включал около 1500 Ci из Аргон-41 в день, который был исчерпан через 250 футов стек расположен с подветренной стороны реактора. [3]
Реактор, БЩУ, экспериментальная установка и канал обращения с топливом были заключены в здание реактора.
Поток нейтронов составлял около 2e14 тепловых (в отражателе) и 1e14 быстрых (E> 1 МэВ). [3]
Около 25% урана в каждой сборке было израсходовано до того, как потребовалось удаление. Сборки были разрезаны в канале реактора с использованием подводной пилы для подготовки к транспортировке на процесс химического разделения для утилизации неиспользованного урана. [2]
Экспериментальные установки
В MTR были включены самые разные экспериментальные установки.
Шесть горизонтальных отверстий для пучка диаметром 6 дюймов были размещены непосредственно рядом с активным сердечником. В первую очередь материалы помещались в наконечники отверстий для пучка для испытаний облучением, но эти устройства также могли использоваться в качестве источников нейтронного пучка. Горизонтальное отверстие для пучка HB-6 было оборудовано нейтронным прерывателем для выбора скорости, необходимой для измерения ядерных сечений . Кристаллический спектрометр, селектор скорости нейтронов, установка для холодных нейтронов и другое оборудование использовались с горизонтальными отверстиями для пучка. [2]
Шесть отверстий для нижней балки предоставили место для дополнительных образцов съемного материала, которые можно было разместить рядом с активной зоной. [2]
Вертикальные графитовые отверстия были расположены вертикально в графитовом отражателе для размещения образцов в полях тепловых нейтронов. [2]
Термическая фонда Колонна состоит из 6 футов квадратной колонны из графита , проходящего от внешней поверхности к биологической защите к внешней поверхности внешней тепловой защитной пластины было много отверстий с более низким уровнем нейтронным и гамма - излучения , чем внутренние позиции. [2]
Устройство Hydraulic Rabbit, способное вставлять и извлекать небольшие образцы в реактор и из него, было расположено в продолжении основного канала под реактором. В системе было 4 трубки. Аналогичная установка с пневматическим кроликом , приводимая в движение сжатым воздухом, обеспечивала кролиководство бериллиевым отражателем. [2]
Позиции облучения, непосредственно примыкающие к тепловыделяющим сборкам, были доступны через активные решетчатые установки . Материал, помещенный в эти положения, охлаждался теплоносителем первого контура. [2]
Комплекс объемной защиты был спроектирован для размещения на западной стороне реактора для изучения материалов защиты реактора, но был заполнен бетоном высокой плотности из соображений экономии строительства. [2]
Вклады и наследие
После ввода в эксплуатацию MTR постоянно пользовался большим спросом. Были испытаны различные возможные формы топлива для ядерной военно-морской двигательной программы США , предлагаемый ядерный бомбардировщик , реакторы на оружейном заводе AEC в Саванна-Ривер , а также для разрабатываемых прототипов энергетических реакторов. [4]
К 1970 году MTR провел более 15 000 экспериментов по облучению. [4]
Высокий поток MTR был идеальным для генерации значительных количеств нуклидов трансплутония , таких как калифорний-252 . MTR произвел 30 микрограммов Cf-252 между 1952 и 1958 годами [5]
Смотрите также
- Инженерный испытательный реактор (ETR) - более крупный испытательный реактор на основе MTR
- Испытательный реактор низкой интенсивности (LITR) - оригинальный критический макет MTR на ORNL, который продолжал работать как маломощный объект.
- Установка для измерения реактивности - маломощный критический узел в канале обращения с топливом MTR
- Фотографии MTR из Библиотеки Конгресса
- Категория реакторов для испытаний материалов на Викискладе?
- Фотографии разработки реактора AEC
- MTR - ушел, но не забыт
- Справочник по проекту реактора для испытаний материалов
- Техническое задание подрядчика на реактор для испытаний материалов.
Рекомендации
- ^ а б в г Хаффман, младший (1953-10-01). «Конструкция реактора для испытаний материалов» . Операционный офис в Айдахо USAEC (IDO-16121-PPC). DOI : 10.2172 / 4406959 . Проверено 28 декабря 2020 .
- ^ Б с д е е г ч я J Нертни, Р.Дж. (1963-10-01). «Основы эксплуатации ядерных испытательных реакторов, Том II, Проектирование и эксплуатация реакторов для испытаний материалов» . Реакторная техника (ТИД-4500). DOI : 10.2172 / 4004452 . Проверено 28 декабря 2020 .
- ^ а б в г д Маклейн, Стюарт; Винклеблак, РК (1950-06-15). «Дополнительный отчет Комиссии по атомной энергии об опасностях реактора для испытаний материалов» . Аргоннская национальная лаборатория . АНЛ-СМ-236. DOI : 10.2172 / 12469263 . Проверено 28 декабря 2020 .
- ^ а б Arrowrock Group Inc. (26 сентября 1997 г.). «Национальная экологическая и инженерная лаборатория Айдахо: исторический контекст и оценка, описание и инвентаризация» (PDF) . Операционный офис Министерства энергетики США в Айдахо (INEEL / EXT-97-01021) . Проверено 28 декабря 2020 .
- ^ Поля, Пол Р. (1969). «ОТКРЫТИЕ И ИСТОРИЯ 252Cf» . Филдс, ЧП «Открытие и история 252Cf». Отдел технической информации Комиссии по атомной энергии США (CONF-681032). DOI : 10.2172 / 4791547 . Проверено 28 декабря 2020 .