Reaktor Uniwersytetu Stanu Waszyngton

Reaktor Uniwersytetu Stanowego w Waszyngtonie
Rdzeń WSUR w stanie ustalonym 1 MW
Instytucja operacyjna	Uniwersytet Stanu Waszyngton
Lokalizacja	Pullman, Waszyngton
Współrzędne
Typ	Konwersja TRIGA
Moc	1 MW (termiczna)
Budowa i utrzymanie
Koszt budowy	479 000 USD
Rozpoczęła się budowa	1957
Pierwsza krytyczność	7 marca 1961 ( 07.03.1961 )
Personel	3
Operatorzy	12
Specyfikacja techniczna
Maksymalny strumień termiczny	7,00E+12 n/cm^2-s (szac.)
Maksymalny szybki strumień	4,00E+12 n/cm^2-s (szac.)
Typ paliwa	typu TRIGA
Chłodzenie	lekka woda
Moderator neutronów	Zr-H i lekka woda
Odbłyśnik neutronów	grafit
Pręty sterujące	1 pręt pulsacyjny B4C, 3 ostrza Boral, 1 ostrze ze stali nierdzewnej
Materiał okładziny	Stal nierdzewna 304

Washington State University Reactor (WSUR) mieści się w Dodgen Research Facility i został ukończony w 1961 roku. (Wówczas) Washington State College Reactor był pomysłem Harolda W. Dodgena, byłego badacza Projektu Manhattan, gdzie zdobył Doktorat od 1943 do 1946. Zapewnił finansowanie ambitnego „Projektu reaktora” od National Science Foundation , Komisji Energii Atomowej i administracji Kolegium na łączną kwotę 479 000 USD (1,51 miliona USD w 2021 r.). Podstawą Dodgena do budowy reaktora było to, że Kolegium było zlokalizowane jako ośrodek szkoleniowy dla Hanford , a także Idaho National Laboratory, ponieważ w tamtym czasie na Zachodzie nie było innego reaktora badawczego. Po zakończeniu szeroko zakrojonego procesu aplikacyjnego i projektowego z pomocą wykonawców z General Electric, w sierpniu 1957 r. rozpoczęli działalność, a pierwszy stan krytyczny osiągnięto 7 marca 1961 r. przy poziomie mocy 1 W. Stopniowo zwiększali moc w ciągu następnego roku, aby osiągnąć maksymalną licencjonowaną moc operacyjną 100 kW.

Początkowo był to reaktor General Electric Materials Test Reactor z płytowymi wiązkami paliwa, ale w 1967 roku został zmodernizowany do reaktora General Atomics TRIGA o mocy 1 MW (Teaching Research Isotopes General Atomics). Standardowe TRIGA to pręty cylindryczne, pokryte stalą nierdzewną , wykorzystujące jako paliwo uran-235 rozproszony w ceramicznej matrycy z wodorku cyrkonu. WSUR działał z tym TRIGA do czasu, gdy program poprawy żywotności paliwa (FLIP) ponownie zmodernizował reaktor w 1976 r., Częściowo nowym rdzeniem z wysoko wzbogaconego „ TRIGA” Paliwo FLIP zaprojektowane z myślą o wydłużonej żywotności. Dwa lata później, w 1978 r., ze względu na globalne obawy przed rozprzestrzenianiem broni jądrowej, federalny nakaz zastąpił całe wysoko wzbogacone paliwo reaktorowe (z wyjątkiem zastosowań wojskowych) nisko wzbogaconym paliwem uranowym (LEU). Ze względu na rozległą pracę, koszty i liczbę reaktorów badawczych poddawanych procedurze, konwersja WSUR nastąpiła dopiero w październiku 2008 r. Całe paliwo FLIP zostało zastąpione innym TRIGA paliwo znane jako 30/20 LEU, a kiedy nowy rdzeń osiągnął stan krytyczny 7 października 2008 r., stał się jedynym na świecie mieszanym rdzeniem 8,5/20 (Standard TRIGA) i 30/20 LEU. Licencja obiektu została odnowiona na dodatkowe 20 lat po zakończeniu analizy i przeglądu bezpieczeństwa. Data wejścia w życie to 30 września 2011 r.

Projekt

Rdzeń WSUR składa się z prostokątnej aluminiowej skrzynki zawieszonej na ruchomej konstrukcji mostu. Rdzeń otacza 242 000 litrów wody dejonizowanej o wysokiej czystości, która jest używana jako chłodziwo , osłona i moderator . Wewnątrz rdzennicy znajduje się dolna płyta kratowa, w którą wkładane są 3- i 4-prętowe wiązki TRIGA paliwo jest oddzielone elementami sterującymi z boru i aluminium (boral, węglik boru w matrycy aluminiowej). Te elementy sterujące są wysuwane z rdzenia za pomocą serwomotorów w celu sterowania mocą reaktora. Zasilanie jest monitorowane za pomocą trzech różnych i niezależnych detektorów umieszczonych wewnątrz struktury rdzenia; w trzech z czterech rogów skrzynki z siatką znajduje się skompensowana komora jonowa, nieskompensowana komora jonowa i komora rozszczepienia.

Ze względu na wysoce energetyczny charakter procesu rozszczepienia, podczas jego działania wytwarzana jest znaczna ilość ciepła (~350°C). Paliwo jest chłodzone przez naturalną konwekcję lekkiej wody, która krąży w płytowym wymienniku ciepła z obiegiem pierwotnym i wtórnym. Wieża chłodnicza służy do odprowadzania ciepła z obiegu wtórnego do otoczenia, zapewniając, że system pozostaje w granicach temperatur, jednocześnie zapobiegając narażeniu środowiska na wodę, która miała kontakt z reaktorem. WSUR jest wyłącznie reaktorem badawczym , pozbawionym zarówno zbiornika ciśnieniowego , jak i turbiny parowej które są wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej w reaktorach energetycznych .

Podstawowym zastosowaniem WSUR jest generowanie neutronów, które można wykorzystać do wielu celów eksperymentalnych. Istnieje kilka wyspecjalizowanych urządzeń eksperymentalnych do analizy aktywacji neutronów i produkcji izotopów (patrz poniżej) oraz kilka ogólnych probówek z rotatorem próbek, w których próbki są opuszczane do rdzenia na określony czas, a następnie wyciągane z powrotem i wysyłane do laboratorium, gdzie analiza danych będzie odbywać się.

Pulsujące

Podobnie jak wiele reaktorów TRIGA, WSUR ma zdolność pulsowania. Zwykle WSUR działa na stałym poziomie mocy 1 MW, jednak ze względu na unikalne właściwości paliwa TRIGA może być pulsowany do około 1000-krotności tej mocy przez bardzo krótki czas. Zdolność ta wynika z faktu, że paliwo TRIGA zostało zaprojektowane z szybkim ujemnym temperaturowym współczynnikiem reaktywności, co oznacza, że ​​w miarę nagrzewania paliwo staje się coraz mniej reaktywne (wyłącza się). Kiedy więc jeden z elementów sterujących (znany jako pręt przejściowy) jest wyrzucany z rdzenia przez ciśnienie powietrza przy dużych prędkościach, moc reaktora podskakuje z ~80 watów do ponad 1 miliarda watów i ponownie spada w ciągu 50 milisekund, powodując jasny niebieski błysk Promieniowanie Czerenkowa . Na stronie internetowej WSUNSC znajduje się film przedstawiający ten efekt (patrz odnośniki).

Badania

Analiza aktywacji neutronów to metoda stosowana do określania stężeń pierwiastków w nieznanych próbkach. Jest szczególnie przydatny do oznaczania ilości metali ciężkich (w częściach na miliard) w próbkach, które często mają zaledwie 10 mg. WSUR może nawet prowadzić badania NAA poprzez pulsowanie próbek. Przykłady wcześniejszych projektów badawczych, w których wykorzystano tę wyjątkową i cenną metodę analizy, obejmują określanie ilości metali toksycznych, takich jak arsen, cynk i selen, w filtrach powietrza, słojach drzew i innych próbkach środowiskowych. NAA można również wykorzystać do wyszukiwania pierwiastków śladowych w materiałach biologicznych. Może to być szczególnie przydatne w badaniach składników odżywczych i zdrowia roślin lub zwierząt. Datowanie argonowe próbek geologicznych można przeprowadzić nawet przy użyciu reaktora i powiązanego wyposażenia NAA. WSUR wykorzystuje również generowane przez siebie neutrony do produkcji izotopów dla różnych innych dziedzin.

Obiekt epitermalnej wiązki neutronów

Reaktor WSU TRIGA posiada zewnętrzną wiązkę neutronów epitermicznych. Ta wiązka jest dobrze skolimowaną, suchą wiązką neutronów o wysokim strumieniu i średniej energii. Można go również zmodyfikować, aby generował neutrony o niskiej energii. Ta wiązka jest zamknięta w specjalnym pomieszczeniu o wysokim promieniowaniu i została zbudowana we współpracy z Narodowym Laboratorium Inżynierii Idaho do badań nad rakiem. Bieżące projekty obejmują badania nad terapią wychwytu boru i neutronów (BNCT), zwłaszcza badania nad lekiem na guzy mózgu, chociaż wiązkę można wykorzystać do dowolnej terapii wychwytu neutronów. Wiązkę tę można również wykorzystać w radiografii neutronowej, nieniszczącej technice badania „ciężkich” materiałów, takich jak stal, pod kątem wewnętrznych „lekkich” materiałów, takich jak pęknięcia w odlewach, puste przestrzenie w spoinach lub przepływy płynów wewnątrz rur.

Źródło kobaltu-60

Naświetlacz gamma kobaltu-60 jest również umieszczony w basenie reaktora i jest systemem oddzielnym od samego reaktora. Kolegium Medycyny Weterynaryjnej WSU oraz kilku studentów biologii wykorzystuje to źródło jako środek do sterylizacji próbek biologicznych, ponieważ jest to znacznie tańsze i szybsze niż autoklaw .

Zobacz też

• Lista reaktorów jądrowych
• Więcej Hall Annex , reaktor w Seattle do 1988 roku
• TRIGA

• „Szczegóły reaktora badawczego - WSUR Washington St. Univ” . Źródło 2010-12-27 .