Reaktor jądrowy Forda

Ford Nuclear Reactor był obiektem na Uniwersytecie Michigan w Ann Arbor przeznaczonym do badania pokojowego wykorzystania energii jądrowej . Była częścią Michigan Memorial Phoenix Project, żywego pomnika stworzonego dla uczczenia ofiar II wojny światowej . Reaktor funkcjonował od września 1957 do 3 lipca 2003. W czasie swojej eksploatacji w FNR studiowano medycynę , biologię komórkową , chemię , fizykę , mineralogię , archeologia , antropologia i nauki jądrowe .

Reaktor był reaktorem basenowym , pierwotnie pracującym z mocą 1 MW , wykorzystującym paliwo na bazie aluminium U-235 wzbogacone w 93%. Został później zmodernizowany do 2 MW, wykorzystując paliwo wzbogacone o 19,5%. Departament Energii wyprodukował, przetransportował i unieszkodliwił paliwo bez żadnych kosztów dla Uniwersytetu. Reaktor miał szczytowy strumień termiczny 3 × 10 ¹³ n/cm ² s . Miał 10 portów wiązki. Został zbudowany przez Babcock & Wilcox w ramach podwykonawstwa z Leeds & Northrup .

Wycofany z eksploatacji budynek FNR, Phoenix Memorial Laboratory, nadal stoi na kampusie północnym Uniwersytetu Michigan. Budynek został wyremontowany na siedzibę Michigan Memorial Phoenix Energy Institute, ogólnouniwersyteckiego programu, którego zadaniem jest wytyczenie ścieżki w kierunku zrównoważonej energii . W 2015 roku rozpoczęto renowację samej przestrzeni reaktora o wartości 12 milionów dolarów, aby przekształcić ten obszar w nowe laboratorium dla wydziału inżynierii jądrowej na uniwersytecie. Budynek laboratorium, nazwany Laboratorium Inżynierii Jądrowej, został oddany do użytku w kwietniu 2017 roku.

Projekt Michigan Memorial Phoenix

Michigan Memorial Phoenix Project (MMPP) był żywym pomnikiem II wojny światowej, dążącym do pokojowego wykorzystania energii jądrowej . Powstał w wyniku prowadzonych przez studentów wysiłków zmierzających do ustanowienia funkcjonalnego pomnika upamiętniającego członków społeczności Michigan, którzy zginęli podczas II wojny światowej, i ostatecznie został sfinansowany przez ponad 25 000 prywatnych darczyńców, osób prywatnych i korporacji, takich jak Ford Motor Company , która przekazała milion dolarów na budowę reaktora badawczego. FNR był głównym obiektem MMPP, ale projekt zajmował się finansowaniem grantów badawczych na całym uniwersytecie. Projekt ostatecznie doprowadził do powstania Biura Wiceprezesa ds. Badań i Funduszu Absolwentów.

Panel sterowania reaktora jądrowego Forda.

Laboratorium Phoenix i FNR na North Campus na U of M.

Dyrektorzy projektu Michigan Memorial Phoenix

• 1951-1959 dr Ralph A. Sawyer
• 1959-1961 Henry J. Gomberg
• 1961-1989 Williama Kerra
• 1989-1998 Ronald F. Fleming
• 1998-2001 John C. Lee (tymczasowy dyrektor)
• 2001-2003 David Wehe

Początki

Oryginalne apele o pomnik wojenny nadeszły od studentów Uniwersytetu Michigan w 1947 roku. Fred Smith, miejscowy absolwent, zaproponował projekt dotyczący pokojowego wykorzystania energii jądrowej. W Michigan Daily wydrukowano całostronicowy plakat sugerujący, że Projekt Phoenix pokaże, że Amerykanie mogą pracować dla dobra świata. Pomysł utknął, a Ralph Sawyer, dziekan Rackham Graduate School na UM, zaczął planować.

W lutym 1955 r. Komisja Energii Atomowej wydała licencję FNR. Latem 1955 roku rozpoczęto budowę. Reaktor został oddany do użytku 16 listopada 1956 r. 18 września 1957 r. odbywały się ostatnie manipulacje mechaniczne i obliczenia. Gdy Ralph Sawyer, Henry Gomberg i Ardath Emmons byli w pobliżu, reaktor osiągnął pierwszą krytyczność około 4 rano 19 września 1957 r. 11 sierpnia 1958 r. Moc FNR osiągnęła znamionowy poziom 1 megawata.

Badania

Badania prowadzono w wielu wielodyscyplinarnych dziedzinach. Przeprowadzono badania nad bezpieczeństwem napromieniowania żywności . W Phoenix Lab znajdowała się szklarnia, pozwalająca na wykonanie większości wczesnych prac nad wpływem promieniowania na życie roślin. Wydział Chemii prowadził program testujący zdolność promieniowania do pękania węglowodorów . Ustawiono zegar datujący węgiel-14, który umożliwił naukowcom dokładne datowanie reliktów organicznych . Możliwa była radiografia neutronowa, umożliwiająca obrazowanie gęstych materiałów w wysokiej rozdzielczości.

Inżynierowie jądrowi często używali reaktora do analizy aktywacji neutronów , nauki zdolnej do pomiaru śladowych ilości materiałów. Był również używany do wielu innych badań jądrowych.

• 

  Basen reaktora

• 

  Eksperyment krakowania węglowodorów

• 

  Datowanie węglowe

• 

  Diagnostyka tarczycy

• 

  Badania napromieniowania żywności

• 

  Badania konserwowania żywności

• 

  Gorące przechowywanie

• 

  Praktyka manipulacyjna

Inne zastosowania

Reaktor służył do produkcji kilku izotopów. Jod-131 i nikiel-59 były produkowane jako radioaktywne znaczniki dla szkół medycznych, brom-82 był produkowany dla firm samochodowych, które wykorzystywały go do śledzenia zużycia oleju w silnikach spalinowych . Reaktor był również używany do szkolenia pracowników użyteczności publicznej w ramach 1-2 tygodniowych kursów dotyczących oprzyrządowania jądrowego i obsługi reaktora. Reaktor oferował neutronowym i gamma . FNR był często otwarty na wycieczki.

Komisja Rewizyjna, 1997

W czerwcu 1997 r. Komitet ds. Przeglądu Reaktorów Jądrowych Forda przedłożył raport wiceprezesowi ds. Badań (wówczas Vince Pecoraro) na temat przyszłości FNR. Komitet oszacował, że reaktor kosztował uniwersytet 1 milion dolarów rocznie.

Wysłano listy do różnych wydziałów uniwersyteckich, a także do innych instytucji, które korzystały z reaktora, z prośbą o informacje na temat korzystania z obiektu.

prof. Alex Halliday i Eric Essene z Wydziału Geologii w dużym stopniu polegali na reaktorze w swoich badaniach nad starzeniem Ar-40-Ar-39 i przesłali mocne pochwały na temat reaktora. Gary Was z Wydziału Inżynierii Jądrowej i Nauk Radiologicznych wyjaśnił, że ponad 15 kursów NERS opiera się na reaktorze, a także na badaniach prawie każdego profesora. Muzeum Antropologii zasugerowało również, że utrata reaktora miałaby poważny negatywny wpływ na studentów i wykładowców. Kilka innych wydziałów, takich jak wydział chemii, powiedziało, że nie korzystało z reaktora od 30 lat i nie planuje tego w przyszłości.

Poza społecznością uniwersytecką: Wydział Nauk Geologicznych Uniwersytetu Stanowego Michigan , Uniwersytet Stanowy Luizjany , Uniwersytet Nevady w Las Vegas , Buchtel College of Arts and Sciences , Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara , Uniwersytet Georgii , Oak Ridge National Laboratory , NIST , NRC , Sandia National Labs , EPRI , Ford i GM wszyscy wyrazili zainteresowanie utrzymaniem działania reaktora, podczas gdy NASA (między innymi) nie była zainteresowana.

Ostateczną decyzją było wyłączenie i likwidacja reaktora. Oświadczenie wiceprezesa UM ds. badań brzmiało:

Jednak w ostatnich latach wykorzystanie reaktora przez społeczność akademicką UM znacznie spadło do tego stopnia, że ​​większość użytkowników pochodzi obecnie z rządu federalnego i przemysłu. Biorąc pod uwagę tę zmianę, Uniwersytet nie może już uzasadniać znacznych kosztów eksploatacji reaktora, który obecnie w dużej mierze dotuje użytkowników spoza Uniwersytetu.

Ostatnia praca

Chociaż reaktor został wyłączony od 2003 r., przestrzeń, w której się znajdował, nie odnotowała żadnej aktywności po trwającym dekadę demontażu reaktora. Jednak w ostatnich latach Uniwersytet Michigan zaczął przekształcać starą przestrzeń reaktora w obszary laboratoryjne dla Wydziałów Inżynierii Jądrowej i Nauk Radiologicznych Uniwersytetu Michigan. Pod koniec 2015 roku Uniwersytet rozpoczął renowację przestrzeni o wartości 12 milionów dolarów, obecnie oznaczonej jako „Laboratorium Inżynierii Jądrowej”

Fakty dotyczące reaktora jądrowego Forda (1997)

Typowy cykl operacyjny

Typowy cykl pełnej mocy składał się z 10 dni przy 2 MW, po których następowały 4 dni przerwy w pracy, średnio tygodniowo 120 godzin pełnej mocy. W tym tempie każdego roku potrzebnych było 16 nowych elementów paliwowych.

Specyfikacje

• Reaktor
  • Moc : 2 MW
  • Moderator : Lekka woda
  • Objętość rdzenia : 6 stóp sześciennych (0,17 m ³ )
  • Konfiguracja kraty : siatka, 8 × 6
    • Standard : 41 elementów
    • Sterowanie : 4 elementy
  • Normalna średnia gęstość mocy cieplnej : 333,33 kW/stopę ³
• Naczynie
  • Ciśnienie w zbiorniku _g : 8,7 psi (60 kPa)
  • Temperatura naczynia : 100 ° F (38 ° C)
• Paliwo
  • Konfiguracja : 18 zakrzywionych płyt paliwowych zawierających 0,167 kg U-235.
  • Wzbogacenie : 19,5%
  • Skład : UAl _x w matrycy aluminiowej 5214
  • Skład okładziny : aluminium 6061
  • Częstotliwość tankowania : 3 elementy i 1 element kontrolny co 5 miesięcy
  • Normalna żywotność elementu : 900 MWd
• Hydraulika Cieplna
  • Kierunek przepływu : Pionowo w dół przez rdzeń
  • Pompa : pompa odśrodkowa o mocy 25 KM (19 kW) i grawitacja
  • Normalne natężenie przepływu : 1000 galonów amerykańskich (3800 l) na minutę
  • Normalna temperatura na wlocie : 43°C (109°F)
  • Normalny wzrost temperatury : 7-8 stopni (13,5-14,0 F)
• Doświadczenie operacyjne
  • Wymuszone przestoje w ciągu ostatnich 5 lat (w 1997 r.)
    • Awaria sprzętu : 39
    • Błąd personalny : 7
• Poprzednie modyfikacje
  • Wzrost mocy : od 1 do 2 MW, 5 sierpnia 1963 r
  • Konwersja paliwa z U-Al na U-Al _x , listopad 1978 r
  • Zmiana wzbogacania : od 93% do 19,5%, grudzień 1981 r
• Obiekty doświadczalne
  • Porty wiązki : 10 poziomych
    • Strumień neutronów termicznych : 1,0 × 10 ⁸ n/cm2 ^/ s
    • ^neutronów 1,0 × 106 n/cm2 ^/ s szybkich' :
    • Szybkość dawki promieniowania gamma : 1,0 × 10 ⁴ rad/godz
  • Komórki gorące : 2, Jedna połączona śluzą wodną z basenem reaktora.
  • Stojaki do napromieniowania : 3 stojaki na zużyte paliwo
    • Moc dawki gamma : 4,5 × 10 ⁴ rad/h
  • Rury pneumatyczne : jedna na zachodniej ścianie rdzenia
    • Strumień neutronów termicznych : 2,0 × 10 ¹² n/cm ² /s
    • Strumień neutronów szybkich' : 2,0 × 10 ¹⁰ n/cm ² /s
  • Kolumna termiczna : niedziałająca (reaktor został zbudowany z kolumną termiczną, która miała być dużym źródłem neutronów termicznych. Jednak kolumna zaczęła przeciekać na wczesnym etapie swojego życia i została wycofana z eksploatacji.)
• Główne produkowane izotopy : fluor-18, chlor-36, brom-80, brom-82, jod-131, sód-24, lantan-140, cez-134m.

Częściowa lista publikacji z FNR

• WW Meinke, „Analiza aktywacji prędkości rur pneumatycznych”, Nucleonics 17, nr 9, 86-89, wrzesień 1959.
• CW Ricker i WR Dunbar, „FNR Shim-Safety Rod Deformations”, Nuclear Science and Engineering , 9, nr 3, marzec 1961.
• Billella, Gomberg, Gould, „Odporność myszy na Schistosoma Mansoni”, MM-PP-54-1, marzec 1961
• W. Wegst Jr., „Zależne od długości fali efekty niskoenergetycznych promieni rentgenowskich na komórki tkanek ssaków, MMPP-196-2, kwiecień 1963.
• Bullock, Daniels, King, „A Reactor Core Modification to Enhance Beams for Thermal Neutron Spectrometers”, doroczne spotkanie Amerykańskiego Towarzystwa Jądrowego w Gatlinburg, TN, 21–24 czerwca 1965 r.
• RD Martin, „Problemy materiałowe prętów kontrolnych w reaktorach badawczych”, Bezpieczeństwo jądrowe , 10, nr 1, 63-72, styczeń 1969.
• Docket No. 50-2, „Raport z oceny bezpieczeństwa związany z odnowieniem licencji na eksploatację reaktora szkoleniowo-badawczego na Uniwersytecie Michigan”, NUREG-1138, US NRC, lipiec 1985.
• Reed Burn, „The U of Michigan's Ford Reactor and Phoenix Lab: Benefiting Humankind”, Nuclear News , 65-69, czerwiec 1993.

Zobacz też

• Laboratorium nauki o neutronach

Większość tych informacji pochodzi z Biblioteki Historycznej Bentley na Kampusie Północnym Uniwersytetu Michigan . Kolekcja nosi tytuł: „Michigan Memorial Phoenix Project Records, 1947-ongoing” i zawiera ponad 40 stóp (12 m) odpowiednich materiałów. Numer kierunkowy: 87278 Bimu C530 2. Patrz [1] , aby uzyskać więcej informacji. Fotografie pochodzą z lokalnej kolekcji mieszkańca Ann Arbor.

• US DOE, „Directory of Operating Research, Training, and Test Reactors in the United States of America”, wydanie czwarte, 1997

Linki zewnętrzne

• Michigan Memorial Phoenix Energy Institute
• NRC: Reaktor jądrowy Forda
• EPA: Federalny Rejestr Dokumentów Środowiskowych
• NRC: 13 maja 1998 ZAWIADOMIENIE O NARUSZENIU (RAPORT Z INSPEKCJI NRC NR 50-002/98202)