Reaktor do badań materiałów

Nie mylić z ogólną klasą reaktorów do testowania materiałów .
Materials Testing Reactor (MTR)
Materials Testing Reactor MAIN FLOOR.jpg
Wczesny reaktor, który dostarczył podstawowych informacji wspierających przemysł jądrowy
Pokolenie 1
Koncepcja reaktora Reaktor lekkowodny
Status Wycofany z eksploatacji
Lokalizacja Narodowa Stacja Testowania Reaktorów , Idaho
Współrzędne
Główne parametry rdzenia reaktora
Paliwo ( materiał rozszczepialny ) 235 U
Stan paliwa Płyty U-Al
Widmo energetyczne neutronów Termiczny
Podstawowa metoda kontroli Kadm
Główny moderator Lekka woda
Chłodziwo pierwotne Woda
Wykorzystanie reaktora
Pierwsze użycie Badania reaktorów energetycznych, produkcja radioizotopów
Moc (termiczna) 40 MWt
Krytyczność (data) 31 marca 1952
Operator/właściciel Firma Philips Petroleum

Reaktor do testowania materiałów (MTR) był wczesnym reaktorem jądrowym zaprojektowanym specjalnie w celu ułatwienia koncepcji i projektowania przyszłych reaktorów. Wyprodukował wiele fundamentalnych danych dotyczących napromieniowania, które leżą u podstaw jądrowej . Działał w Idaho w National Reactor Testing Station od 1952 do 1970.

Historia projektowania i administracji

Ewolucja projektu MTR rozpoczęła się w 1944 roku w Clinton Laboratories (obecnie Oak Ridge National Laboratory ), pierwotnie do produkcji produktów rozszczepienia. Koncepcja ewoluowała od reaktora jednorodnego o mocy 50 kW do rdzenia chłodzonego ciężką wodą i moderowanego, a następnie ponownie, zgodnie z sugestią Eugene'a Wignera , do rdzenia chłodzonego lekką wodą i moderowanego o mocy 30 MW.

Pełnowymiarowa makieta reaktora w Oak Ridge została zbudowana w celu zweryfikowania projektu, ale Komisja Energii Atomowej ogłosiła 27 grudnia 1947 r., Że cały rozwój reaktora zostanie scentralizowany w Argonne National Laboratory (ANL). W listopadzie 1948 r. Wydano ANL dyrektywę dotyczącą kontynuacji projektu MTR. Komitet ds. Ochronnych AEC wyraził obawy dotyczące potencjalnego uwolnienia dużych produktów rozszczepienia ze względu na dużą moc reaktora w odniesieniu do proponowanej lokalizacji w ANL, a więc miejsce reaktora został przeniesiony do nowej stacji testowania reaktorów w pobliżu Arco w stanie Idaho.

Firma Blaw-Knox została wybrana jako architekt-inżynier w lipcu 1949 roku do wykonania projektu technicznego. Fluor został zaangażowany w lutym 1950 roku jako wykonawca budowy. W maju 1950 r. Rozpoczęto budowę MTR, a budowę zakończono w lutym 1952 r. Pierwsze testy eksperymentalne umieszczono w reaktorze 2 sierpnia 1952 r.

Reaktor

Obrazkowy przekrój zbiornika reaktora do testowania materiałów
Zespół paliwowy z reaktora do badań materiałów
Obwody chłodzenia stosowane w MTR

Reaktor miał wysoko wzbogacony rdzeń uranowy wykonany z metalicznego uranowo - aluminiowego paliwa typu płytowego pokrytego aluminium. Osiemnaście płyt paliwowych zostało skonstruowanych w zespołach paliwowych. Rdzeń zawierał od 21 do 23 zespołów. Reaktor chłodzono i moderowano wodą pompowaną przez elementy paliwowe.

Rdzeń był otoczony berylowym reflektorem neutronowym umieszczonym w aluminiowym zbiorniku. Na zewnątrz zbiornika znajdowała się przestrzeń wypełniona grafitu , a następnie grafitem blokowym. Grafit służył do termalizacji i odbijania neutronów z powrotem do rdzenia oraz do zatrzymywania ztermalizowanych neutronów w strefie wystarczająco dużej, aby umożliwić umieszczenie wielu obiektów eksperymentalnych. Grafit otaczała osłona termiczna wykonana ze stali , a otaczała ją betonowa osłona biologiczna o grubości 9 stóp.

Grafit chłodzono wymuszonym przepływem powietrza. Powietrze to zostało aktywowane przez neutrony i zawierało około 1500 Ci argonu -41 dziennie, które było odprowadzane przez 250-metrowy stos znajdujący się za wiatrem od reaktora.

Reaktor, sterownia, pomieszczenia eksperymentalne i kanał zarządzania paliwem zostały zamknięte w budynku reaktora

Strumień neutronów był około 2e14 termiczny (w reflektorze) i 1e14 szybki (E > 1 MeV).

Około 25% uranu w każdym zespole zostało zużyte przed koniecznością usunięcia. Zespoły wycięto w kanale reaktora za pomocą piły podwodnej w ramach przygotowań do transportu do procesu separacji chemicznej w celu odzyskania niewykorzystanego uranu.


Obiekty doświadczalne

Wiele urządzeń eksperymentalnych wbudowanych w reaktor do testowania materiałów
Widok rdzenia MTR od góry zbiornika
Południowa ściana MTR

W MTR uwzględniono szeroką gamę obiektów eksperymentalnych.

Sześć otworów w belkach poziomych o średnicy 6 cali umieszczono bezpośrednio przy aktywnym rdzeniu. Przede wszystkim materiały były umieszczane w końcówkach otworów wiązki do testowania napromieniowania, ale obiekty te mogły być również wykorzystywane jako źródła wiązki neutronów. Otwór wiązki poziomej HB-6 został wyposażony w przerywacz neutronów do doboru prędkości potrzebnej podczas pomiarów przekrojów poprzecznych jąder . Spektrometr kryształów, selektor prędkości neutronów, urządzenie do zimnych neutronów i inny sprzęt zastosowano z poziomymi otworami wiązki.

Sześć otworów w dolnej belce zapewniało miejsce na dodatkowe wyjmowane próbki materiału, które można było umieścić w pobliżu rdzenia.

Pionowe otwory grafitowe umieszczono pionowo w odbłyśniku grafitowym, aby ustawić próbki w polach neutronów termicznych.

kolumny termicznej składający się z kolumny grafitu o boku 6 stóp kwadratowych, rozciągającej się od zewnętrznej powierzchni do osłony biologicznej do zewnętrznej powierzchni zewnętrznej płyty osłony termicznej, miał wiele otworów o niższych poziomach promieniowania neutronowego i gamma niż pozycje wewnętrzne.

Urządzenie Hydraulic Rabbit zdolne do wkładania i wyjmowania małych próbek do iz reaktora znajdowało się na przedłużeniu głównego kanału pod reaktorem. System miał 4 rury. Podobny Pneumatic Rabbit napędzany sprężonym powietrzem obsługiwał króliki do reflektora berylowego.

Miejsca napromieniowania bezpośrednio przylegające do zespołów paliwowych były dostępne za pośrednictwem obiektów Active Lattice Facilities . Materiał umieszczony w tych pozycjach był chłodzony przez wodę chłodzącą pierwotną.

Obiekt do ekranowania masowego został zaprojektowany tak, aby znajdował się po zachodniej stronie reaktora w celu badania materiałów osłonowych reaktora, ale został wypełniony betonem o wysokiej gęstości ze względów ekonomicznych.


Składki i dziedzictwo

Po uruchomieniu MTR był stale bardzo poszukiwany. Przetestowano różne formy paliwa kandydujące do amerykańskiego programu napędu jądrowego dla marynarki wojennej , proponowany bombowiec o napędzie atomowym , reaktory w fabryce broni AEC w Savannah River oraz opracowywane prototypy reaktorów mocy.

Do 1970 roku MTR przeprowadził ponad 15 000 eksperymentów z napromieniowaniem.

Wysoki strumień MTR był idealny do generowania znacznych ilości nuklidów transplutonowych, takich jak kaliforn-252 . MTR wygenerował 30 mikrogramów Cf-252 w latach 1952-1958.

Zobacz też

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Materials_Testing_Reactor&oldid=997718571 ”