Австралийский легководный реактор с открытым бассейном

редактировать

Австралийский легководный реактор с открытым бассейном (OPAL ) является 20 мегаватт (МВт) плавательный бассейн ядерный исследовательский реактор. Официально открытый в апреле 2007 года, он заменил австралийский реактор с высокой плотностью потока в качестве единственного ядерного реактора в Австралии и расположен в исследовательском центре Австралийской организации ядерной науки и технологий (ANSTO) в Лукас Хайтс, Новый Южный Уэльс, пригород Сиднея. И OPAL, и его предшественник были широко известны как просто реактор Lucas Heights, в честь их местонахождения.

Содержание

  • 1 Функции
  • 2 История
  • 3 Детали объекта
  • 4 Рассеяние нейтронов на OPAL
    • 4.1 ECHIDNA
      • 4.1.1 Компоненты
    • 4.2 PLATYPUS
    • 4.3 WOMBAT
    • 4.4 KOWARI
    • 4.5 Другое
  • 5 Производительность
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Функции

Основные области применения реактора:

  • Облучение материалов мишеней для производства радиоизотопов для медицинских и промышленных применений
  • Исследования в области материаловедения и структурной биологии с использованием пучков нейтронов и сложный набор экспериментального оборудования
  • Анализ минералов и образцов с использованием техники активации нейтронами и техники активации запаздывающих нейтронов
  • Облучение слитков кремния для легирования их фосфором и получения основного материала, используемого при производстве полупроводниковых устройств

Реактор работает в рабочем цикле 30 дней без остановок на полной мощности с последующей остановкой на 5 да ys перетасовать топливо.

В течение 2014 года OPAL проработал в общей сложности 290 дней на питании и более 300 дней в 2015 году.

История

Аргентинская компания INVAP нес полную ответственность по контракту под ключ, подписанному в июне 2000 года, за поставку реактора, выполнение проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию. Строительные работы на месте выполнял партнер INVAP, Джон Холланд - Эванс Дикин Industries. Установка оснащена большим (20 литров (4,4 имп гал; 5,3 галлона)) жидким дейтериевым источником холодных нейтронов, современными суперзеркальными направляющими и направляющей размером 35 на 65 метров (115 футов x 213 футов). зал. Источник холода был разработан Петербургским институтом ядерной физики, криогенная система разработана и поставлена ​​Air Liquide, а первоначальный набор из четырех суперзеркальных направляющих предоставлен Мирротроном.

17 декабря 2001 г. 46 активистов Гринпис заняли объект в Лукас-Хайтс в знак протеста против строительства OPAL. Протестующие получили доступ к территории, реактору HIFAR, хранилищу высокоактивных радиоактивных отходов и радиовышке. В их протесте подчеркивались риски для безопасности и окружающей среды, связанные с производством ядерных материалов и транспортировкой радиоактивных отходов с объекта.

OPAL был открыт 20 апреля 2007 г. к тому времени премьер-министром Австралии Джон Ховард и является заменой реактора HIFAR. ANSTO получило лицензию на эксплуатацию от Австралийского агентства по радиационной защите и ядерной безопасности (ARPANSA) в июле 2006 года, позволяющую начать горячий ввод в эксплуатацию, при котором топливо сначала загружается в активную зону реактора. OPAL впервые стал критическим вечером 12 августа 2006 г. и впервые вышел на полную мощность утром 3 ноября 2006 г.

Описание объекта

Реактор OPAL бассейны. Сделанный из нержавеющей стали и шириной 4,5 метра (15 футов), он содержит деминерализованную воду, используемую для защиты и охлаждения.

Активная зона реактора состоит из 16 низкообогащенных пластинчатых тепловыделяющих сборок и находится на глубине 13 метров (43 фута) в открытом бассейне. Легкая вода (нормальный H 2 O) используется в качестве теплоносителя, а замедлитель, тогда как тяжелая вода (D2O) используется в качестве отражателя нейтронов.. Назначение отражателя нейтронов - улучшить экономию нейтронов в реакторе и, следовательно, увеличить максимальный поток нейтронов.

OPAL является центральным элементом предприятий ANSTO, обеспечивая производство радиофармпрепаратов и радиоизотопов, облучение услуг (включая нейтронную трансмутацию легирование кремния), нейтронно-активационный анализ и нейтронные пучки исследования. OPAL может производить в четыре раза больше радиоизотопов для лечения ядерной медицины, чем старый реактор HIFAR, и более широкий спектр радиоизотопов для лечения болезней. Современная конструкция включает холодный источник нейтронов (CNS).

Реактор OPAL уже получил семь наград в Австралии.

Рассеяние нейтронов на OPAL

В Институте Брэгга в ANSTO находится установка OPAL по рассеянию нейтронов. Сейчас он работает как пользовательский объект, обслуживающий научное сообщество в Австралии и во всем мире. Новое финансирование было получено в 2009 году для установки дополнительных конкурентоспособных инструментов и каналов пучка. Фактический объект состоит из следующих инструментов:

ECHIDNA

Технический чертеж порошкового дифрактометра высокого разрешения ECHIDNA (август 2003 г.) Монохроматор Ge-115 был приобретен у Brookhaven National Лаборатория.

ECHIDNA - это название нейтронного порошкового дифрактометра высокого разрешения. Прибор служит для определения кристаллической структуры материалов с использованием нейтронного излучения аналогично рентгеновским методам. Он назван в честь австралийской монотремы ехидны, так как колючие вершины инструмента похожи на ехидну.

Работает на тепловых нейтронах. Одна из главных особенностей - массив из 128 коллиматоров и позиционно-чувствительных детекторов для быстрого сбора данных. ECHIDNA позволяет определять структуру, измерять текстуру и наносить на карту взаимное пространство монокристаллов в самых различных средах образцов, обслуживая сообщества физиков, химиков, материалов, минералов и наук о Земле. ECHIDNA является частью парка института Брэгга, состоящего из приборов для рассеяния нейтронов.

Компоненты

  • Нейтроновод
    Прибор расположен на проводник тепловых нейтронов ТГ1 реактора OPAL. Расстояние от реактора - 58 метров (190 футов). Позиция на направляющей вторая после инструмента WOMBAT. Размер направляющей составляет 300 миллиметров (12 дюймов) в высоту и 50 миллиметров (2,0 дюйма) в ширину, и на нее нанесено покрытие supermirror.
  • Первичный коллиматор
    Есть Söller коллиматоры перед монохроматором для уменьшения расходимости луча и увеличения углового разрешения прибора. Поскольку это компромисс по интенсивности, два элемента 5 ' и 10', соответственно, могут быть заменены местами или полностью удалены с помощью автоматического механизма. Коллиматоры покрывают весь размер пучка, подаваемого нейтроноводом.
  • Монохроматор
    Монохроматор состоит из пластин [115] ориентированных кристаллов германия, которые наклонены друг к другу для того, чтобы сфокусировать отраженный луч Брэгга. Устройство было приобретено в Брукхейвенской национальной лаборатории в США после остановки их нейтронной установки.
  • Вторичный коллиматор
    Необязательно вторичный коллиматор с 10 ' угловой приемопередачи и 200 на 20 миллиметров (7,87 дюйма × 0,79 дюйма) могут быть помещены в монохроматический луч между монохроматором и образцом, что снова влияет на функцию разрешения прибора.
  • Система щелей
    Два автоматизированных набора горизонтальных и вертикальных пар поглощающих пластин позволяют уменьшить размер монохроматического пучка до вторичного коллиматора и размер образца. Они удаляют нежелательные нейтроны и уменьшают фон возле детектора. Кроме того, они позволяют выбрать положение образца для изучения.
  • Монитор пучка
    A U Монитор деления измеряет количество нейтронов, падающих на образец. Эффективность составляет 10, и большинство нейтронов проходят через устройство без помех. Контрольные подсчеты важны для корректировки изменений потока пучка из-за изменений в реакторе или в устройстве, расположенном выше по потоку.
  • Ступень для образца
    Образец поддерживается тяжелонагруженным гониометром, состоящим из вертикальной оси вращения омега на 360 °, таблиц перемещения xy и ступени поперечного наклона chi-phi в диапазоне ± 20 °. Он может выдерживать несколько сотен килограммов, чтобы выдерживать более тяжелые образцы среды, такие как криостаты, печи, магниты, грузовые рамы, реакционные камеры и другие. Типичный образец порошка помещается в банки с ванадием, которые не дают неструктурированного фона. Упомянутая среда образца позволяет измерять изменения в образце в зависимости от внешних параметров, таких как температура, давление, магнитное поле и т. Д. Ступень гониометра является избыточным для большинства измерений дифракции порошка, но будет важен для измерений монокристаллов и текстуры где ориентация образца играет роль.
  • Детектор Коллиматоры
    Набор из 128 детекторов, каждый из которых оборудован 5-дюймовым коллиматором, расположенным спереди в секторе 160 °, фокусируясь на образце. Коллиматоры выделяют рассеянное излучение в четко определенные диапазоны из 128 угловых положений. Весь коллиматор и детектор монтируются на общем столе, который сканирует более мелкими шагами вокруг образца для дальнейшего объединения в непрерывную дифракционную картину.
  • Детекторные трубки
    128 линейных позиционно-чувствительных He газоанализаторы покрывают всю высоту отверстия 300 миллиметров (12 дюймов) позади коллиматоров. Они определяют положение нейтронного события путем разделения заряда на резистивном аноде по направлению к каждому концу детектора. Общая и локальная скорости счета лежат в диапазоне нескольких 10000 Гц.

PLATYPUS

PLATYPUS - это time-oflight рефлектометр, построенный на источник холодных нейтронов. Прибор служит для определения структуры границ раздела с помощью сильно коллимированных нейтронных пучков. Эти лучи попадают на поверхность под небольшими углами (обычно менее 2 градусов), а интенсивность отраженного излучения измеряется как функция угла падения.

Он работает на холодных нейтронах с диапазоном длин волн 0,2–2,0 нм. Хотя для каждой кривой отражательной способности требуется до трех различных углов падения, времяпролетный характер означает, что доступны шкалы времени кинетических процессов. Анализируя отраженный сигнал, можно составить картину химической структуры интерфейса. Этот прибор можно использовать для исследования биомембран, липидных бислоев, магнетизма, слоев адсорбированных поверхностно-активных веществ и т. Д.

он назван в честь Ornithorhynchus anatinus, полуводного млекопитающего, обитающего в Австралии.

WOMBAT

WOMBAT - это высокоинтенсивный нейтронный порошковый дифрактометр. Прибор служит для определения кристаллической структуры материалов с использованием нейтронного излучения аналогично рентгеновским методам. Он назван в честь вомбата, сумчатого, обитающего в Австралии.

Он будет работать на тепловых нейтронах. Он был разработан для обеспечения максимальной скорости потока и сбора данных, чтобы получать дифракционные картины с временным разрешением за доли секунды. Wombat сосредоточится на исследованиях на месте и критических по времени исследованиях, таких как определение структуры, измерения текстуры и картографирование взаимного пространства монокристаллов в самых различных средах образцов, обслуживающих сообщества физиков, химиков, материалов, минералов и наук о Земле.

KOWARI

KOWARI - это нейтронный дифрактометр остаточных напряжений. Сканирование деформации с использованием тепловых нейтронов - это метод порошковой дифракции в поликристаллическом блоке материала, исследующий изменение межатомного расстояния из-за внутреннего или внешнего напряжения. Он назван в честь австралийского сумчатого животного ковари.

Он предоставляет диагностический неразрушающий инструмент для оптимизации, например термообработка после сварки (PWHT, аналогичная отпуску ) сварных конструкций. Напряжения растяжения, например, вызывают рост трещин в конструктивных элементах, а напряжения сжатия препятствуют росту трещин (например, отверстия, расширенные в холодном состоянии, подвержены циклическому износу). Стратегии продления срока службы имеют большое экономическое влияние, а сканирование деформаций обеспечивает определение напряжений, необходимых для расчета оставшегося срока службы, а также средства контроля состояния компонентов, поскольку оно является неразрушающим. Одной из основных функций является таблица с образцами, которая позволит исследовать крупные инженерные компоненты с очень точной ориентацией и позиционированием.

Другое

  • TAIPAN - Тепловой 3-осевой спектрометр
  • KOALA - Дифрактометр Лауэ
  • QUOKKA - Малоугловое рассеяние нейтронов
  • PELICAN - Времяпролетный спектрометр холодных нейтронов
  • SIKA - Трехосевой спектрометр холода
  • КУКАБУРРА - Ультра-малоугловое рассеяние нейтронов (USANS)
  • DINGO - Нейтронная радиография, томография и визуализация

Характеристики

На начальных этапах тестирования и ввода в эксплуатацию каждое оборудование и система были протестированы изолированно, а затем комплексно. Первые испытания проводились без загрузки ядерного топлива в активную зону, а затем был соблюден тщательный план загрузки ядерного топлива в активную зону реактора и достижения первой ядерной цепи. Для того, чтобы реактор работал на полную мощность, следовали последовательные шаги увеличения мощности. После завершения ввода в эксплуатацию Австралийский ядерный регулирующий орган (ARPANSA) выдал лицензию, разрешающую его работу на полной мощности. Во время первых рабочих циклов следует типичный период прорезывания зубов. Реактор показал себя надежным поставщиком радиофармпрепаратов, а также источником нейтронов для проведения исследований материалов с использованием нескольких приборов.

С момента ввода в эксплуатацию реактор работал с очень высокая доступность, в течение периода 2012-2013 годов он проработал 265 дней на полной мощности (включая расширенный период планового технического обслуживания), в течение 2013-14 годов - 294 дня на полной мощности, а в течение 2014-15 годов он проработал 307 дней на полной мощности.

По состоянию на сентябрь 2016 года накопилось в общей сложности 2200 эквивалентных дней полной мощности. За каждые 30 дней рабочего цикла облучается более 150 партий кремния, Mo99 производится на регулярной основе для рынка ядерной медицины. OPAL доставил 4 миллиона доз. Что касается исследований с нейтронами, Австралийский центр нейтронного рассеяния (бывший институт Брэгга) насчитывает более 120 ученых и 13 приборов, работающих на пучке нейтронов, и подготовил более 600 научных исследовательских работ с использованием нейтронов, поступающих из активной зоны OPAL.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Координаты : 34 ° 03'05 ″ ю.ш. 150 ° 58'44 ″ в.д. / 34,051339 ° ю.ш.150,978799 ° в.д. / -34,051339; 150.978799

Последняя правка сделана 2021-06-01 12:35:45
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте