Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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; -117.14361111 Координаты: 46 ° 44′10 ″ с.ш. 117 ° 08′37 ″ з.д.  / 46.73611111 ° с.ш.117.14361111 ° з.д. / 46.73611111; -117.14361111
ТипПреобразование TRIGA
Мощность1 МВт (тепловая)
Строительство и содержание
Стоимость строительства479 000 долларов США
Строительство началось1957 г.
Первая критичность7 марта 1961 г. ( 1961-03-07 )
Сотрудники3
Операторы12
Технические характеристики
Максимальный тепловой поток7.00E + 12 н / см ^ 2-с (прибл.)
Макс Fast Flux4.00E + 12 н / см ^ 2-с (прибл.)
Тип топливаТип TRIGA
Охлаждениелегкая вода
Нейтронный замедлительZr-H и легкая вода
Отражатель нейтроновграфит
Управляющие стержни1 импульсный стержень B4C, 3 лезвия Boral, 1 лезвие из нержавеющей стали
Материал облицовки304 нержавеющая сталь

Университет штат Вашингтон Reactor (WSUR) расположен в Dodgen Research Facility, и был завершен в 1961 году (тогда) штат Вашингтон колледж Реактор был детищем Harold W. Dodgen, бывшего исследователь на Манхэттенском проекте , где он получил Доктор философии с 1943 по 1946 год. Он обеспечил финансирование амбициозного «реакторного проекта» от Национального научного фонда , Комиссии по атомной энергии и администрации колледжа на общую сумму 479 000 долларов (примерно 4 миллиона долларов в долларах 2019 года). Основанием для строительства реактора Додгеном послужило то, что Колледж изначально был расположен как учебный центр для площадки в Хэнфорде , а также как Национальная лаборатория Айдахо.потому что в то время на Западе не было другого исследовательского реактора. После завершения обширного процесса применения и проектирования с помощью подрядчиков из General Electric они приступили к работе в августе 1957 года, и первая критичность 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.

Первоначально это был реактор General Electric для испытаний материалов с пластинчатыми тепловыделяющими пучками, но в 1967 году он был модернизирован до реактора TRIGA мощностью 1 МВт General Atomics (Teaching Research Isotopes General Atomics). [1] Стандартные топливные стержни TRIGA представляют собой цилиндрические стержни, плакированные из нержавеющей стали с использованием урана-235, диспергированного в керамической матрице из гидрида циркония в качестве топлива. [2] WSUR работал с этим топливом TRIGA до тех пор, пока в рамках Программы увеличения срока службы топлива (FLIP) реактор в 1976 году снова не был модернизирован с использованием новой частичной активной зоны с высокообогащенным топливом TRIGA FLIP, рассчитанной на увеличенный срок службы. [1]Два года спустя, в 1978 году, из-за глобальных опасений распространения ядерного оружия было принято федеральное постановление о замене всего высокообогащенного реакторного топлива (за исключением использования в военных целях) на низкообогащенное урановое 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 топливом TRIGA, известным как 30/20 LEU, и когда была установлена ​​новая активная зона стал критическим 7 октября 2008 г., он стал единственным в мире ядром со смесью 8.5 / 20 (Standard TRIGA) и 30/20 LEU. [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 [ править ]

Ядро WSUR представляет собой прямоугольную алюминиевую коробку, подвешенную к конструкции подвижного моста. Активную зону окружает бассейн объемом 242 000 литров с деионизированной легкой водой высокой чистоты, которая используется и как охлаждающая жидкость , и как защита , и как замедлитель . Внутри стержневого ящика находится нижняя сетка-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 , в котором отсутствуют как корпус высокого давления, так и паровая турбина, которые используются для выработки электроэнергии в энергетических реакторах..

Основное использование WSUR - генерация 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 [ править ]

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 связана с 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 ярко-синюю вспышку излучения Черенкова.. [1] На веб-странице WSUNSC есть видео об этом эффекте (см. Ссылки).

Исследование [ править ]

Нейтронно-активационный анализ - это метод, используемый для определения концентрации 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 [ править ]

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 [ править ]

Кобальт-60 гамма - облучатель также расположен в бассейне реактора и представляет собой отдельную систему из самого реактора. Колледж ветеринарной медицины WSU, а также несколько аспирантов-биологов используют этот источник как средство для стерилизации биологических образцов, поскольку он намного дешевле и быстрее, чем автоклав .

См. Также [ править ]

  • Список ядерных реакторов
  • Дополнительный зал , реактор в Сиэтле до 1988 г.
  • TRIGA

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г д http://nrc.wsu.edu/
  2. ^ http://www.triga.ga.com
  3. ^ https://www.nrc.gov/reactors/non-power.html
  4. ^ WSUNRC
  5. ^ a b c d e 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. ^ Пейн, РФ; Drader, JA; Friese, JI; Гринвуд, LR; Хайнс, СС; Мец, штат Луизиана; Kephart, JD; Кинг, Мэриленд; Пирсон, Б.Д.; Смит, JD; Уолл, Д.Е. "Нейтронный флюенс и воспроизводимость энергии двухдолларового импульса реактора TRIGA", J. Radioanal. Nucl. Chem. , 2009 , 282 , 59-62.
  7. ^ Нигг, DW; Venhizen, JR; Уэмбл, Калифорния; Tripard, GE; 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 Washington St. Univ" . Проверено 27 декабря 2010 .