Координаты : 46 ° 3′15,53 ″ с.ш., 77 ° 21′52,12 ″ з.д. / 46,0543139 ° с.ш.77,3644778 ° з.Национальный исследовательский универсальный (НРУ) реактора была 135 МВт ядерный исследовательский реактор построен в Chalk River Laboratories , Онтарио , один из Канады национальных научных учреждений «s. Это было многоцелевое научное учреждение, которое выполняло три основные функции. Он генерировал радионуклиды, используемые для лечения или диагностики более 20 миллионов человек в 80 странах каждый год (и, в меньшей степени, другие изотопы, используемые в немедицинских целях). Это был источник нейтронов для Канадского центра нейтронных пучков NRC : центра исследования материалов, который вырос из работы Бертрама Брокхауза, получившего Нобелевскую премию.. Это был испытательный стенд для компании Atomic Energy of Canada Limited по разработке топлива и материалов для реактора CANDU . На момент вывода из эксплуатации 31 марта 2018 года это был самый старый в мире действующий ядерный реактор.
История
Проектирование реактора NRU было начато в 1949 году. Это в основном канадская конструкция, значительно усовершенствованная по сравнению с NRX . [1] Он был построен как преемник реактора NRX в проекте по атомной энергии Национального исследовательского совета Канады в лаборатории Чок-Ривер . NRX реактор в мире наиболее интенсивным источником нейтронов , когда он начал работу в 1947 году [2] Это не было известно , как долго исследовательский реактор можно ожидать , чтобы работать, таким образом , управление Chalk River Laboratories начали планировать реактор NRU , чтобы обеспечить преемственность исследовательских программ. [2]
NRU начал автономную работу (или стал «критическим») 3 ноября 1957 года, через десять лет после NRX , и был в десять раз мощнее. Первоначально он проектировался как реактор мощностью 200 МВт, работающий на природном уране . В 1964 году NRU был переведен на 60 МВт с топливом из высокообогащенного урана (ВОУ) и в третий раз преобразован в 135 МВт на топливе из низкообогащенного урана (НОУ).
В субботу 24 мая 1958 г. в НИУ произошла крупная авария . [3] [4] [5] Поврежденный урановый топливный стержень загорелся и был разорван на две части при извлечении из активной зоны. Пожар был потушен, но значительное количество радиоактивных продуктов сгорания загрязнило внутреннюю часть здания реактора и, в меньшей степени, территорию окружающей лаборатории. На уборку и ремонт ушло три месяца. В августе 1958 года НИУ возобновил работу. Были приняты меры, чтобы никто не подвергался воздействию опасных уровней радиации, а персонал, занятый очисткой, находился под наблюдением в течение следующих десятилетий. [6] капрал по имени Bjarnie Ганнибала Полсона , который был на очистку разработал необычные виды рака кожи и получал пенсию по инвалидности. [7] [8]
Каландрия NRU, емкость , в которой хранятся ядерные реакции, сделана из алюминия и была заменена в 1971 году из-за коррозии. С тех пор каландрия не заменялась, хотя, вероятно, потребуется вторая замена. Преимущество конструкции NRU состоит в том, что ее можно разбирать для модернизации и ремонта.
В октябре 1986 года реактор NRU был признан Американским ядерным обществом памятником ядерной истории . [9] Поскольку NRX был выведен из эксплуатации в 1992 году, после 45 лет эксплуатации, для NRU не было резервной копии.
В 1994 году Бертрам Брокхаус был удостоен Нобелевской премии по физике за свои новаторские работы, выполненные в реакторах NRX и NRU в 1950-х годах. Он породил научную технику, которая сейчас используется во всем мире. [10]
В 1996 году AECL проинформировал Канадскую комиссию по ядерной безопасности (тогда известную как Совет по контролю за атомной энергией ), что работа реактора NRU не будет продолжена после 31 декабря 2005 года. Ожидалось, что в это время будет построена новая установка. Однако замены не было, и в 2003 году AECL уведомила CNSC о своем намерении продолжить эксплуатацию реактора NRU после декабря 2005 года. Лицензия на эксплуатацию была первоначально продлена до 31 июля 2006 года, а продление лицензии на 63 месяца было получено в Июль 2006 г., разрешив работу НИУ до 31 октября 2011 г. [11]
В мае 2007 года НИУ установил новый рекорд по производству медицинских изотопов. [12]
В июне 2007 г. в НИУ открылся новый прибор для рассеяния нейтронов . [13] Нейтронный рефлектометр D3 разработан для исследования поверхностей, тонких пленок и границ раздела фаз. Метод нейтронной рефлектометрии способен предоставить уникальную информацию о материалах в нанометровом масштабе.
Остановка 2007 г.
18 ноября 2007 г. реактор НИУ был остановлен на текущий ремонт. Этот останов был добровольно продлен, когда AECL решила установить сейсмически квалифицированные системы аварийного питания (EPS) на двух охлаждающих насосах реактора (в дополнение к уже имеющимся системам резервного питания переменного и постоянного тока), как это требовалось в рамках своего августовского 2006 года. продление лицензии на эксплуатацию Канадской комиссией по ядерной безопасности (CNSC). Это привело к нехватке радиоизотопов для лечения во всем мире, поскольку AECL заранее не организовала альтернативную поставку. 11 декабря 2007 года Палата общин Канады , действуя в соответствии с рекомендацией правительства, названной «независимым экспертом», приняла закон о чрезвычайной ситуации, разрешающий перезапуск реактора NRU с завершением одного из двух сейсмических подключений (одного насоса достаточно для охладить активную зону) и разрешить работу реактора в течение 120 дней без разрешения CNSC. Закон C-38 был принят Сенатом и получил королевское одобрение 12 декабря. Премьер-министр Стивен Харпер обвинил «назначенный либералами» CNSC в этом закрытии, которое «поставило под угрозу здоровье и безопасность десятков тысяч канадцев». Другие рассматривали действия и приоритеты премьер-министра и правительства с точки зрения защиты возможной продажи AECL частным инвесторам. [14] [15] [16] [17] Позже правительство объявило о планах продать часть AECL в мае 2009 года. [18]
Реактор НИУ был перезапущен 16 декабря 2007 г.
29 января 2008 года бывший президент CNSC Линда Кин заявила перед парламентским комитетом, что риск отказа топлива в реакторе NRU составляет «1 на 1000 лет», и заявила, что это в тысячу раз больше, чем «международный стандарт». Эти утверждения были опровергнуты AECL. [19]
2 февраля 2008 г. была завершена вторая сейсморазведка. Это время было в пределах 120-дневного окна, предоставленного Биллом C-38.
2009 Завершение работы
В середине мая 2009 года была обнаружена утечка тяжелой воды в основании корпуса реактора, что привело к временной остановке реактора. Утечка из-за коррозии составила 5 кг (<5 литров) в час. Это была вторая утечка тяжелой воды с конца 2008 г. Из реактора была выгрузка топлива и осушен весь его замедлитель тяжелой воды. Во время утечки или выгрузки топлива административные уровни радиоактивности не превышались, и вся вытекшая вода была локализована и обработана на месте.
Реактор оставался остановленным до августа 2010 года. [20] Длительный останов был необходим для выгрузки топлива из реактора, определения полной степени коррозии корпуса и, наконец, для проведения ремонта - все с удаленным и ограниченным доступом с минимального расстояния 8 метров из-за остаточных радиоактивных полей в корпусе реактора. Остановка в 2009 году произошла в то время, когда работал только один из четырех других мировых реакторов для регулярных источников медицинских изотопов, что привело к мировому дефициту.
Вывод из эксплуатации
31 марта 2018 г., после указания правительства о прекращении производства, NRU был окончательно остановлен перед выводом из эксплуатации, который должен начаться в 2028 году. [21] [22]
Производство изотопов
Атомы - это строительные блоки природы. В периодической таблице элементов перечислено до 118 различных типов атомов , называемых элементами , такими как водород , азот или углерод . Атомы любого элемента могут иметь более одного веса, в зависимости от количества содержащихся в них нейтронов . Два атома углерода , например , может весить 12 и 13 а.е.м. . Оба они являются атомами углерода, но у одного есть дополнительный нейтрон. Их называют изотопами углерода. Не все изотопы стабильны. Нестабильный изотоп распадется до более стабильного состояния, высвобождая энергию и, возможно, одну или несколько частиц. Эти частицы и / или энергия, испускаемая указанными радиоизотопами , используется в большом количестве медицинских, промышленных и научных приложений. |
Со строительством более раннего реактора NRX впервые стало возможным коммерческое производство изотопов, которые обычно не встречались в природе. В активной зоне действующего реактора находятся миллиарды свободных нейтронов . Вставляя кусок материала мишени в активную зону, атомы мишени могут захватывать часть этих нейтронов и становиться более тяжелыми изотопами. Производство медицинских изотопов было нововведением в канадской медицине в начале 1950-х годов.
Реактор NRU продолжил наследие NRX и до тех пор, пока он не был выведен из эксплуатации 31 марта 2018 года, производил больше медицинских изотопов, чем любой объект в мире.
- Кобальт-60 от NRU используется в аппаратах лучевой терапии, которые ежегодно лечат рак у 15 миллионов пациентов в 80 странах. [23] NRU произвел около 75% мирового предложения. [24] Распад кобальта-60 приводит к испусканию фотонов высокой энергии.
- Технеций-99m из НИУ, который ежегодно используется для диагностики 5 миллионов пациентов [25], составляет около 80% всех процедур ядерной медицины . [26] НИУ произвел более половины всего мирового предложения. [24] Технеций-99m при распаде излучает меньше энергии, чем большинство гамма-излучателей, примерно столько же, сколько рентгеновские лучи от рентгеновской трубки. Это может действовать как источник на месте для специальной камеры, которая создает изображение пациента, называемое сканированием SPECT . НИУ фактически произвел более стабильный материнский изотоп, молибден-99 , который отправляется в медицинские лаборатории. Там он распадается на технеций-99m , который выделяют и используют для тестирования. [27]
- НИУ произвел ксенон-133, йод-131 и йод-125, которые используются в различных диагностических и терапевтических целях.
- Углерод-14, произведенный в НИУ, был продан химическим, биологическим и экологическим лабораториям, где он используется в качестве индикатора .
- Иридий-192 от NRU используется в нескольких отраслях промышленности для проверки сварных швов или других металлических компонентов, чтобы убедиться, что они безопасны в использовании.
Активная зона реактора NRU была примерно 3 метра (9,8 фута) в ширину и 3 метра (9,8 фута) в высоту, что необычно велико для исследовательского реактора. Этот большой объем позволил массовое производство изотопов. Другие исследовательские реакторы в мире производят изотопы для медицинского и промышленного использования, например, европейский реактор с высоким потоком в Петтене в Нидерландах, реактор Maria в Польше и реактор OPAL в Австралии, который начал работу в апреле 2007 года.
Первоначально NRU планировалось закрыть в октябре 2016 года. Поскольку ни один производитель стабильных изотопов не готов вмешаться до 2018 года, правительство Канады разрешило NRU производить изотопы до марта 2018 года. [28]
Исследование нейтронного пучка
В реакторе NRU находится канадская национальная установка по рассеянию нейтронов : NRC Canadian Neutron Beam Center . Рассеяние нейтронов - это метод, при котором пучок нейтронов проходит через образец материала, и в зависимости от того, как нейтроны рассеиваются от атомов внутри, ученые могут определить многие детали кристаллической структуры и движений атомов внутри образца.
Первым пионером этой техники был Бертрам Брокхаус, который построил некоторые из первых нейтронных спектрометров для реакторов NRX и NRU и был удостоен Нобелевской премии по физике 1994 года за развитие нейтронной спектроскопии . [29]
Канадский центр нейтронных лучей NRC продолжает эту область науки сегодня, работая как объект с открытым доступом, позволяющий ученым со всей Канады и всего мира использовать нейтроны в своих исследовательских программах.
Развитые страны обычно поддерживают национальные установки для рассеяния нейтронов и рентгеновские лучи . Эти два типа объектов предоставляют дополнительную информацию о материалах.
Необычной особенностью реактора NRU как национального источника нейтронов Канады является его многоцелевой дизайн: он способен производить изотопы и поддерживать ядерные исследования и разработки, одновременно обеспечивая нейтронами набор приборов для рассеяния нейтронов.
Реактор НИУ иногда (неправильно) охарактеризован как просто ядерный исследовательский комплекс. Однако рассеяние нейтронов - это не ядерные исследования , это исследования материалов . Нейтроны - идеальный зонд для материалов, включая металлы, сплавы, биоматериалы, керамику, магнитные материалы, минералы, полимеры, композиты, стекла, наноматериалы и многие другие. Приборы для рассеяния нейтронов в Канадском центре нейтронных пучков NRC используются университетами и промышленными предприятиями со всей Канады каждый год, потому что знание материалов важно для инноваций во многих секторах. [30]
Исследования и разработки в области ядерной энергетики
Внутри активной зоны большого реактора, вырабатывающего электричество, такого как CANDU или PWR , находится огромное количество свободных нейтронов и высокие уровни гамма-излучения от процесса ядерного деления . Инженерам и ученым важно понимать, как эта среда повлияет на материалы, из которых сделан реактор. Эти знания необходимы для проектирования реактора с длительным сроком службы. |
В активную зону реактора NRU встроены испытательные установки, которые могут воспроизводить условия внутри большого реактора, вырабатывающего электроэнергию . Сам НИУ не производит пар (или электричество); его охлаждающая вода нагревается примерно до 55 градусов по Цельсию. Однако внутри испытательных стендов могут возникать высокие температуры и давления. Важно испытать различные материалы, прежде чем они будут использованы при строительстве атомной электростанции.
Фундаментальные знания, полученные в NRU, позволили разработать реактор CANDU , который является основой канадской ядерной промышленности .
Смотрите также
- Ядерное деление
- Рассеяние нейтронов
- Атомная энергия
- Ядерные отходы
- Атомная энергетика в Канаде
Рекомендации
- ^ Ботвелл, Роберт (1988). Ядро: история компании Atomic Energy of Canada Limited . Университет Торонто Пресс. п. 172. ISBN. 9780802026705.
- ^ а б У. Эгглстон, Ядерная история Канады, Pub. Кларк, Ирвин и компания , 1965 год.
- ^ "Оттава (AP) Атомный реактор для испытаний ..." Газета Owosso Argus-Press. 27 мая 1958 года.
- ^ The Canadian Nuclear FAQ - Раздел D: Безопасность и ответственность
- ↑ Авария в NRU - Candu: Канадский ядерный реактор - Наука и технологии - Архивы CBC
- ^ Майерс, Д.К., Моррисон, Д.П. и Вернер, М.М., «Последующие действия сотрудников AECL, участвовавших в дезактивации NRU в 1958 году», Отчет AECL, AECL-7901, 1 сентября 1982 г.
- Перейти ↑ Battle For Pension Ending »Пегги Карран, Montreal Gazette, 16 апреля 1985 г.
- ↑ «Ядерная авария, увиденная из первых рук» Майкла Фарбера, «Монреальская газета», 29 апреля 1986 г.
- ^ ANS: Почести и награды: Получатели: Премия за историческую ядерную достопримечательность
- ^ Brockhouse и Нобелевская премия - Канадский Neutron Beam Центр архивации 2009-02-17 в Wayback Machine
- ^ "CNSC одобряет продление лицензии AECL на эксплуатацию участка Чок-Ривер" AECL, 31 июля 2006 г. URL-адрес получен 8 августа 2006 г.
- ↑ Электронный бюллетень - 2007, июнь - приближается к 50, National Research Universal все еще устанавливает рекорды
- ↑ Первый в Канаде нейтронный рефлектометр официально открыт - Канадский центр нейтронных лучей
- ^ " [1] платный сайт theglobeandmail.com"
- ^ "Дэвид Люнггрен, канадский парламент приказал перезапустить изотопный реактор Reuters.com"
- ^ "Питер Каламай, будущее AECL, Канду может сыграть роль в стремлении вновь открыть Чок-Ривер thestar.com"
- ^ "CBC News, завод Чок-Ривер начнет производство радиоизотопов через неделю CBC.ca"
- ^ "CBC News, Канада рассматривает продажу доли в бизнесе реакторов AECL CBC.ca, данные получены 31 мая 2009 г."
- ^ 2008 Новости Релизов - AECL Проясняет неточные Заявления бывшего CNSC C Линда Кин
- ^ «Чок Ривер производит первые изотопы за 15 месяцев» . CBC News . 18 августа 2010 г.
- ^ «Что-то позаимствованное, что-то новое» . Nuclear Engineering International . Compelo. 21 мая 2019 . Проверено 15 июня 2019 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ «Национальный исследовательский универсал» . Канадские ядерные лаборатории . Проверено 15 июня 2019 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ http://www.cna.ca/english/Nuclear_Facts/CNA_Best_Kept_Secret_August04.pdf
- ^ a b MDS Nordion - Мы делаем разницу
- ^ http://www.cna.ca/seminar2007/docs/DrCoulombespeech.pdf
- ^ MDS Nordion - Медицинские изотопы - Молибден-99
- ^ См. Корова технеция для подробностей.
- ^ «Отсрочка для канадского изотопного реактора - World Nuclear News» .
- ^ Физика 1994
- ^ Добро пожаловать в Канадский центр нейтронных лучей - Канадский центр нейтронных лучей
Внешние ссылки
- Реактор НИУ
- Канадский центр нейтронных лучей NRC
- Ядерные аварии (Государственный университет Джорджии)
- «Канадский ядерный FAQ» д-ра Джереми Уитлока (в частности, см. Раздел «Безопасность NRU» относительно остановки производства изотопов в ноябре-декабре 2007 г.)