Реактор с высоким потоком пучка
Бывший исследовательский реактор в Брукхейвенской национальной лаборатории, США

High Flux Beam Reactor ( HFBR ) — исследовательский реактор , расположенный в Брукхейвенской национальной лаборатории , национальной лаборатории Министерства энергетики США, расположенной в Аптоне, штат Нью-Йорк , на Лонг-Айленде, 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

Основной целью HFBR было производство нейтронов для многоцелевого научного использования. Реактор обеспечивал источник нейтронов для многопрофильных научных исследований в области материаловедения, химии, биологии и физики. Реактор использовался при формулировании удостоенных Нобелевской премии теорий кооперативного упорядочения в больших наборах атомов. [1]

Реактор впервые достиг критичности 31 октября 1965 года. Примерно в два раза больше предыдущего BGRR, HFBR изначально работал на уровне тепловой мощности 40 мегаватт. После модернизации оборудования в 1982 году реактор работал на уровне до 60 мегаватт тепловой мощности; повторный анализ безопасности привел к тому, что HFBR был остановлен в 1989 году и ограничен 30 мегаватт тепловой мощности при повторном запуске в 1991 году. [3] [2]

HFBR был остановлен в декабре 1996 года для планового обслуживания и заправки. Во время остановки была обнаружена утечка тритиевой воды путем планового отбора проб грунтовых вод из скважин, расположенных рядом с бассейном выдержки отработанного топлива реактора. При дальнейшем расследовании была обнаружена утечка в бассейне выдержки отработанного топлива, из-за которой в землю попала вода, загрязненная тритием. Реактор оставался закрытым в течение трех лет для проведения проверок безопасности и охраны окружающей среды. В январе 1998 года все отработанное топливо было извлечено и вывезено с площадки, чтобы в бассейн выдержки отработанного топлива можно было вставить облицовку из нержавеющей стали для повторного запуска реактора. Однако в ноябре 1999 года Министерство энергетики приняло решение о постоянном закрытии HFBR. [3] [2]

Дизайн

HFBR был тяжеловодным охлаждаемым и замедлителем исследовательским реактором, работающим на обогащенном уране. Активная зона реактора состояла из 28 отдельных топливных сборок, расположенных в плотно упакованном массиве. Топливным материалом был обогащенный уран, сплавленный с алюминием и оболочкой из алюминия в изогнутых пластинах. Тяжелая вода (D2O ) служила замедлителем/отражателем нейтронов и первичным теплоносителем. Корпус реактора был изготовлен из алюминиевого сплава и содержал активное ядро, отражатель и стержни управления. Корпус состоит из сферической секции диаметром 82 дюйма, приваренной к цилиндру диаметром 46 дюймов. Общая высота сборки корпуса составляла 24,75 фута. Было девять горизонтальных труб ввода пучка, которые являются неотъемлемыми частями сферической секции корпуса. Зона активной зоны обеспечивала пространство и доступ для 16 экспериментальных установок. [4] [5] [6]

Реактор был размещен в герметизирующей конструкции, увенчанной полусферическим куполом. Реактор находился внутри герметизирующего здания, построенного из сварных стальных пластин, поддерживаемых каркасом из двутавровой балки, который покоится на цилиндрическом основании. Внутренний диаметр полусферы у ее основания составляет 176 футов 8 дюймов. Цилиндрическое основание имеет высоту 22 фута 4 дюйма и покоится на опорной плите, которая прикреплена болтами к железобетонному фундаментному кольцу. Фундамент герметизирующего здания представляет собой 5-футовый толстый бетонный мат, опирающийся на почву под зданием. Внутренняя часть герметизирующего здания содержала реактор и биологическую защиту и была разделена на уровни оборудования, эксперимента, балкона и эксплуатации. Уровень эксплуатации содержал диспетчерскую, цеха инструментов и технического обслуживания, лаборатории и офисы. Уровень оборудования содержал систему очистки воды бассейна выдержки отработанного топлива, насосы и теплообменники, системы охлаждения и бассейн выдержки отработанного топлива. Экспериментальный уровень был предназначен для научных пользователей. Биологическая защита реактора, которая окружала реактор, занимала центральную часть этого уровня. Большое открытое пространство, окружающее биологическую защиту, вмещало экспериментальное оборудование, а вдоль периметральной стены располагались лаборатории и офисы. Офисы, раздевалки, туалеты и оборудование HVAC располагались на балконе. Здание изолятора имело четыре точки доступа: шлюз для персонала, шлюз для погрузчика и два шлюза для тягачей с прицепами, один из которых находился на экспериментальном уровне, а другой — на уровне оборудования. [6]

Девять линий нейтронного пучка отходили от HFBR в радиальной схеме. На девяти линиях пучка можно было проводить до 15 экспериментов одновременно. Два оператора реактора и два супервайзера круглосуточно обслуживали комнату управления HFBR. [4] В дополнение к линиям пучка были предоставлены семь наперстков для облучения образцов для экспериментов по активации нейтронов, которые тянулись от сферического корпуса реактора к ядерному топливу. [2]

Как исследовательский реактор, HFBR никогда не имел системы преобразования энергии для выработки электроэнергии. Тепло от ядерных реакций передавалось от циркулирующего тяжеловодного замедлителя и охладителя во вторичный контур охлаждения обычной воды, которая протекала через градирни, расположенные к западу от конфайнмента HFBR. [7]

Примечательно, что реактор производил наибольший поток нейтронов за пределами активной зоны, а не внутри нее, что обеспечивало наибольшие возможности при планировании экспериментов. [1]

В 1993 году HFBR претерпел модернизацию в целях повышения безопасности, а также был установлен новый научный инструментарий. [4]

Вне здания реактора, и совместно с ранее построенным BGRR, находился Reactor Bypass Filter Facility (RBFF). Этот объект обеспечивал улучшенную очистку воздуха перед выбросом в атмосферу в маловероятном случае отказа топливного элемента либо на BGRR, либо на HFBR. Он также обеспечивал достаточную очистку воздуха, чтобы использовать воздушное охлаждение в качестве метода борьбы с графитовым пожаром на BGRR. Объект был введен в эксплуатацию в 1965 году. [5]

1994 Эксперимент ТРИСТАН Огонь

31 марта 1994 года в одном из экспериментов с линией пучка, проводившихся на экспериментальном этаже за пределами реактора и биологической защиты, вспыхнул небольшой пожар. Реактор, связанные с ним системы эксплуатации реактора и системы безопасности не были затронуты пожаром. [8] [7]

Эксперимент по изучению распада лантана -148, названный TRISTAN, который сгорел, содержал цилиндрическую капсулу с 5 граммами урана приблизительно 1 дюйм в диаметре и 1 ½ дюйма в высоту. Капсула была подвергнута воздействию нейтронов из линии пучка реактора. Твердые и газообразные продукты деления, включая газообразный йод-131 , были получены во время эксперимента и были выпущены в огонь. Дым от огня был обнаружен дежурным персоналом приблизительно в 2:20 утра; реактор был остановлен в 2:45 утра, а конфайнмент HFBR был эвакуирован в 3:47 утра. В 4:51 утра должностные лица BNL объявили чрезвычайную ситуацию Alert, вторую по низшей из четырех классификаций чрезвычайных ситуаций. Пожар самопроизвольно погас после того, как было отключено электропитание эксперимента. [8]

Семь сотрудников лаборатории были минимально загрязнены радионуклидами, попавшими в дым от пожара. Все семеро были дезактивированы в душевых в лаборатории и отпущены домой. [8]

Во время пожара незначительное количество радиации было выброшено в атмосферу из вентиляционной трубы, обслуживающей BGRR и HFBR. Количество выброшенной радиации было сравнено с несколькими секундами типичного фонового излучения. Чиновники BNL и должностные лица здравоохранения штата Нью-Йорк согласились, что выброс не представлял никакой опасности для населения. [7] [8]

HFBR был закрыт для многочисленных исследований до июня 1994 года, затем снова запущен. Эксперимент TRISTAN был окончательно прекращен. [7]

Вывод из эксплуатации

Дезактивация и вывод из эксплуатации комплекса HFBR, состоящего из множества структур и систем для эксплуатации и обслуживания реактора, были завершены в период с 1999 по 2009 год. Лопатки регулирующих стержней были сняты и отправлены за пределы площадки в 2009 году. Опорожненный и очищенный купол HFBR, в котором все еще находится облученный корпус реактора, находится под наблюдением. [3] Окончательный вывод из эксплуатации конфайнмента HFBR должен быть выполнен по окончании периода распада радионуклидов, не превышающего 65 лет. [2]

Красно-белая выхлопная труба высотой 320 футов, построенная для BGRR в 1949 году и позднее используемая совместно с HFBR, была отличительной достопримечательностью этого района до ее сноса в 2020 году. [9]

Смотрите также

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

Ссылки

Цитаты
  1. ^ abc История Брукхейвена: использование реакторов в качестве исследовательских инструментов – High Flux Beam Reactor Brookhaven National Laboratory. Доступ 19 декабря 2020 г.
  2. ^ abcde "High Flux Beam Reactor | Проекты восстановления окружающей среды | BNL". bnl.gov . Получено 2023-02-17 .
  3. ^ abc Hu, Jih-Perng; Reciniello, Richard N.; Holden, Norman E. (август 2012 г.). «Вывод из эксплуатации реактора с пучком высокой плотности в Брукхейвенской национальной лаборатории». Health Physics . 103 (2): S151 – S160 . doi :10.1097/HP.0b013e318259501f. PMID  22739969. S2CID  36324845.
  4. ^ abc Rowe, MS; Belford, M.; Cohen, A.; Greenberg, D.; Seubert, L. (1993-12-31). "Brookhaven highlights. Report on research, 1 октября 1992 г. - 30 сентября 1993 г.". doi :10.2172/10143912. OSTI  10143912. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  5. ^ ab McClintock, RO (1966-10-31). «Проектирование, испытание и использование фильтра обхода реактора Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL)». doi :10.2172/4508009. OSTI  4508009. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  6. ^ ab "High Flux Beam Reactor | Environmental Restoration Projects | BNL". www.bnl.gov . Получено 2023-02-17 .
  7. ^ abcd https://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/bulletin/1996/bb020296.pdf «Прояснение проблемы в HFBR» Брукхейвенский бюллетень. 2 февраля 1996 г.
  8. ^ abcd Wald, Matthew L. (1994-04-01). "7 человек подверглись облучению в результате аварии в лаборатории США". The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 17 февраля 2023 г.
  9. ^ «Работники по очистке намерены снести легендарный реакторный блок Брукхейвена в этом году». Energy.gov . Получено 17.02.2023 .


Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=High_Flux_Beam_Reactor&oldid=1199847460"