Narodowy Uniwersalny reaktor badawczy - National Research Universal reactor

Współrzędne : 46 ° 3'15.53 "N 77 ° 21'52.12" W / 46,0543139 77,3644778 ° N ° W / 46.0543139; -77,3644778 TheNarodowy Ośrodek Badań uniwersalnego(NRU)reaktorbył 135 MWreaktor jądrowy badaniazbudowany wkreda River Laboratories,Ontario, jeden zKanadykrajowych zakładów naukowych „s. Było to wielofunkcyjny obiekt, który służył nauka trzy główne role. To generowaneizotopystosowane do leczenia lub diagnozowania ponad 20 milionów ludzi w 80 krajach co roku (i, w mniejszym stopniu, inne izotopy wykorzystywane do celów niemedycznych). To było źródło neutronów dlaNRC kanadyjskiego Neutron Beam Center: ośrodek badawczy materiały, które wyrosły z noblisty pracyBertram Brockhouse. To było łóżko test dlaAtomic Energy of Canadarozwijać paliw i materiałów doreaktora CANDU. W czasie swojej emerytury na dzień 31 marca 2018 roku, był najstarszym operacyjny reaktor jądrowy na świecie.

Historia

NRU konstrukcja reaktora została uruchomiona w 1949 roku jest fundamentalnie kanadyjski projekt, znacznie rozszerzone z NRX . Został zbudowany jako następca NRX reaktora w Projekcie Energii Atomowej z National Research Council of Canada w Chalk River Laboratories . NRX reaktor był na świecie najbardziej intensywne źródło neutronów , kiedy to rozpoczęła działalność w 1947 roku nie było wiadomo, jak długo reaktor badawczy można oczekiwać w obsłudze, dzięki czemu zarządzanie Chalk River Laboratories rozpoczął planowanie reaktor NRU celu zapewnienia ciągłości programów badawczych.

NRU rozpoczął pracę samowystarczalne (lub went „krytyczna”) w dniu 3 listopada 1957 roku, dziesięć lat po NRX , a dziesięć razy silniejsze. To był początkowo zaprojektowany jako reaktor 200 MW, opalanych uranu naturalnego . NRU przekształcono do 60 MW, wysoko- uran (HEU) paliwo w 1964 i przeprowadzono po raz trzeci w 1991 roku do 135 MW działa przy niskim wzbogaconego uranu (LEU) paliwa.

W sobotę, 24 maja 1958 NRU doznał poważnej awarii. Uszkodzony uran pręt paliwowy wybuchł pożar i został rozdarty na dwie części, ponieważ był usuwany z rdzenia. Ogień ugaszono, lecz znacząca ilość radioaktywnych produktów spalania zanieczyśliła wnętrza budynku reaktora oraz, w mniejszym stopniu, w obszarze otaczającym miejscu laboratoryjnej. Czysty-up i naprawa trwała trzy miesiące. NRU znów działa w sierpniu 1958. Zadbano, aby upewnić się, nikt nie był narażony na niebezpieczne poziomy promieniowania i pracowników zaangażowanych w oczyszczania monitorowano w ciągu następnych dziesięcioleci. Kapralem nazwie Bjarnie Hannibal Paulson , który był na czystej up rozwinęła niezwykłe nowotwory skóry i otrzymał rentę.

Calandria Nru za statek, który zawiera jego reakcje jądrowe, jest wykonana z aluminium i został zastąpiony w 1971 roku z powodu korozji. Calandria nie została zastąpiona, ponieważ, chociaż druga wymiana jest prawdopodobnie potrzebne. Zaletą projektu Nru jest to, że może on być demontowane w celu umożliwienia modernizacji i naprawy.

W październiku 1986 roku, reaktor NRU został uznany za zabytkowy jądrowej przez American Society Jądrowej . Od NRX został wycofany ze służby w 1992 roku, po 45 latach służby, nie doszło do tworzenia kopii zapasowych NRU.

W 1994 Bertram Brockhouse otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki , za pionierskie prace prowadzone w reaktorach NRX i Nru w 1950 roku. On urodziła techniki naukowej, która jest obecnie używany na całym świecie.

W 1996 roku, AECL poinformowała Canadian Nuclear Safety Commission (później znany jako Nadzorczej Atomic Energy Control ), który pracę reaktora NRU nie dalej niż do dnia 31 grudnia 2005. Spodziewano się, że zakład będzie wymiana wbudowany w tym czasie. Jednak żadna wymiana został zbudowany w 2003 roku, AECL poinformowała CNSC że zamierzają kontynuować pracę reaktora NRU poza grudnia 2005. Koncesję początkowo przedłużony do 31 lipca 2006 roku, a odnowienie licencji 63-miesięcy otrzymano lipca 2006 r umożliwiając działanie NRU do 31 października 2011.

W maju 2007 roku NRU ustanowił nowy rekord do produkcji izotopów medycznych.

W czerwcu 2007 roku, nowy rozpraszania neutronów przyrząd został otwarty w NRU. D3 Neutron Reflektometr jest przeznaczony do badania powierzchni, cienkich warstw i interfejsów. Technika refleksometrią neutronową jest w stanie zapewnić unikalne informacje o materiałach w skali długości nanometrów.

2007 shutdown

W dniu 18 listopada 2007 roku, reaktor NRU został zamknięty dla rutynowej konserwacji. Zamknięcie zostało dobrowolnie przedłużony kiedy AECL postanowiłem zainstalować sejsmicznie wykwalifikowanych systemów zasilania awaryjnego (EPS) do dwóch pomp chłodzących reaktor (w uzupełnieniu do systemów zasilania rezerwowego AC i DC już na miejscu), wymagane jako część swojej sierpnia 2006 operacyjny przedłużenie licencji przez Komisję Bezpieczeństwa jądrowego kanadyjskiej (CNSC). Otrzymano w ten sposób na całym świecie niedoboru radioizotopów do celów medycznych, ponieważ AECL się nie wcześniej ułożone na zasilanie alternatywne. W dniu 11 grudnia 2007 roku Izba Gmin Kanady , działających na co rząd opisany jako „niezależny ekspert” radę, przyjął ustawę awaryjnego zezwalającą na ponowne uruchomienie reaktora NRU z jednego z dwóch połączeń sejsmicznych kompletnych (jedna pompa jest wystarczająca do chłodzenia rdzenia), a umożliwienie działania reaktora do 120 dni bez zatwierdzenia CNSC. Ustawodawstwo, C-38, została przyjęta przez Senat i otrzymał sankcję królewską na 12 grudnia premier Stephen Harper oskarżył „Liberalna wyposażone” CNSC do tego wyłączenia, które „zagrozić zdrowiu i bezpieczeństwu dziesiątki tysięcy Kanadyjczyków”. Inne oglądane działania i priorytety premiera i rządu w zakresie ochrony ewentualnej sprzedaży AECL do prywatnych inwestorów. Rząd później ogłosił plany sprzedaży części AECL w maju 2009 roku.

NRU reaktor został ponownie uruchomiony w dniu 16 grudnia 2007 roku.

W dniu 29 stycznia 2008 roku, były prezydent z CNSC, Linda Keen, zeznał przed komisji parlamentarnej, że ryzyko niepowodzenia paliwa w reaktorze NRU była „1 w 1000 roku”, i twierdził, że jest to tysiąc razy większe ryzyko niż „międzynarodowy standard”. Wnioski te zostały odrzucone przez AECL.

W dniu 2 lutego 2008 roku drugie połączenie sejsmiczna była zakończona. Czas ten mieścił się w powyższym oknie 120 dni otrzymano Bill C-38.

2009 Shutdown

W połowie maja 2009 roku został wykryty ciężki wyciek wody na dnie zbiornika reaktora, co skłoniło tymczasowe wyłączenie reaktora. Wyciek oszacowano na 5 kg (<5 litrów) w ciągu godziny, w wyniku korozji. Był to drugi ciężki wyciek wody od końca 2008 Reaktor defuelled i pozbawione wszystkich jego ciężkiego moderatora wody. Brak poziomy radioaktywności administracyjne zostały przekroczone, podczas przecieku lub usuwania paliwa, a wszystko wyciekła woda została zebrana i oczyszczane na miejscu.

Reaktor pozostawał zamknięty aż do sierpnia 2010 roku . Długie zamknięcie było konieczne defuel reaktora, potwierdzenia pełnego zakresu korozji w naczyniu, a na koniec w celu przeprowadzenia napraw - wszystkie z pilotem i ograniczony dostęp od minimalnej odległości 8 metrów na skutek resztkowych pola radioaktywnych reaktora naczynie. Wyłączenie 2009 nastąpił w czasie, gdy tylko jeden z pozostałych czterech stałych izotopów medycznych na całym świecie reaktorów pozyskiwania produkował, w wyniku światowego niedoboru.

likwidacja

W dniu 31 marca 2018 roku, po kierunku rządu do wyłączenia operacji NRU został wycofany ze służby.

Produkcja izotopów

Atomy są budulcem natury. Okresowego pierwiastków listę do 118 różnych rodzajów atom zwane elementy , takie jak wodór , azot lub węgiel . Atomy dowolnego pierwiastka mogą występować w więcej niż jednej masy, w zależności od liczby neutronów , które zawierają. Dwa atomy węgla , na przykład może ważyć 12 i 13 amu . Są to zarówno atomów węgla, ale ma dodatkowy neutron. Są one określane jako izotopów węgla.

Nie wszystkie izotopy są stabilne. Niestabilny izotop będzie rozkładać się do bardziej stabilnego stanu, uwalniając energię, jak i ewentualnie jednej lub więcej cząsteczek. Te cząstki i / lub energii emitowanej przez wspomniany radioizotopów jest używany w bardzo różnych zastosowaniach medycznych, przemysłowych i naukowych.

W konstrukcji z wcześniejszym NRX reaktora, można było po raz pierwszy komercyjnie wytworzenia izotopów, które nie były zwykle w naturze. W rdzeniu reaktora działającego są miliardy neutrony . Wstawiając fragment materiału tarczy w rdzeniu atomów w tarczy mogą rejestrować części tych neutronów i stają cięższymi izotopami. Produkcji izotopów medycznych był kanadyjski innowacje medyczne na początku 1950 roku.

NRU reaktor kontynuuje spuściznę NRX i dopóki nie został wycofany ze służby 31 marca 2018 produkowany więcej izotopów medycznych niż jakimkolwiek obiekcie na świecie.

Kobalt-60 od NRU jest stosowany w radioterapii maszyn, które leczą raka u 15 milionów pacjentów w 80 krajach każdego roku. NRU wyprodukowały około 75% światowej podaży. Rozpad kobalt-60 powoduje emisję fotonów o wysokiej energii.
Technet-99m od NRU stosowane w diagnostyce 5 milionów pacjentów rocznie stanowiły około 80 procent wszystkich procedur medycyny nuklearnej. NRU wyprodukowała ponad połowę całkowitej światowej podaży. Technet-99m emituje mniej energii, ponieważ rozpada się od większości emitery gamma, w przybliżeniu tak samo jak promieniowanie rentgenowskie z lamp rentgenowskich. To może działać jako in situ źródła do specjalnego aparatu, który tworzy obraz pacjenta zwanego skanowania SPECT . NRU rzeczywiście wyprodukował bardziej stabilny izotop macierzysty molibdenu-99 , który jest dostarczany do laboratoriów medycznych. Tam rozpada się technet-99m , który oddziela się i używane do testów.
NRU wytwarzane ksenon-133, jod-131 i jod-125, które są wykorzystywane w szeregu zastosowań diagnostycznych i terapeutycznych.
Węgiel-14 produkowane NRU sprzedawane chemii Bioscience i laboratoriów środowiska, do którego jest stosowany jako znacznik .
Iryd-192 od NRU jest używany w wielu branżach, aby sprawdzić spoin lub innych elementów metalowych w celu zapewnienia, że są one bezpieczne do użycia.

Rdzeń reaktora NRU około 3 m szerokości i 3 m wysokości, który jest wyjątkowo duże w reaktorze badań. Że duża objętość umożliwiło masowych produkcji izotopów. Inne reaktory badawcze na świecie produkować izotopy do celów medycznych i przemysłowych, na przykład Europejski High Flux Reactor w Petten w Holandii, Reaktor Maria w Polsce, a OPAL reaktor w Australii, który rozpoczął działalność w kwietniu 2007 roku.

NRU zostało pierwotnie zaplanowane, aby zamknąć się w październiku 2016. Bez stabilnego izotopu producenta gotowy wkroczyć do 2018 roku, rząd kanadyjski pozwolił NRU produkować Izotopes do marca 2018 r.

Badania wiązki neutronów

NRU reaktor jest domem kanadyjskiego krajowego kwaterze dla rozpraszania neutronów : w NRC kanadyjskiego Neutron wiązki środkowej . Rozpraszanie neutronów jest techniką, w której wiązki neutronów świeci przez próbkę materiału, w zależności od tego, jak neutrony rozproszenia z atomami wewnątrz naukowcy może określić wiele informacji o strukturze krystalicznej i przemieszczania się węgla w próbce.

Wczesnym pionierem techniki był Bertram Brockhouse który zbudował niektóre z wczesnych spektrometrów neutronowych w reaktorach NRX i Nru i otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1994 za rozwój spektroskopii neutronowej .

NRC kanadyjski Neutron Beam Centrum kontynuuje tę dziedzinę nauki dzisiaj, działająca jako kredyt dla otwartego dostępu pozwalając naukowcom z całej Kanady i na całym świecie w użyciu neutronów w swoich programach badawczych.

To jest wspólne dla rozwinięty kraj na wsparcie krajowej siłownia dla rozpraszania neutronów i jeden dla rozpraszania promieniowania rentgenowskiego . Dwa rodzaje obiektu stanowią uzupełniające informacje o materiałach.

Niezwykłą cechą reaktora NRU jako źródło neutronów narodowej Kanady jest jego konstrukcja uniwersalna: możliwość wytwarzania izotopów, oraz wspieranie badań i rozwoju nuklearnego w tym samym czasie, gdyż dostarcza neutronów do zestawu urządzeń do rozpraszania neutronów.

NRU reaktora czasami (niesłusznie), znamienny tym jedynie jako jądrowego ośrodka badawczego. Rozpraszanie neutronów nie jest jednak badań jądrowych , to badania materiałów . Neutrony są idealne sonda materiałów oraz stopy, metale, ceramiki, biomateriałów, materiałów magnetycznych, minerały, polimery, kompozyty, nano-okulary, materiałów i wiele innych. Instrumenty rozpraszania neutronów w NRC kanadyjskiego Neutron wiązki środkowej są wykorzystywane przez uniwersytety i branż z całej Kanady każdego roku, ponieważ znajomość materiałów jest ważne dla innowacji w wielu sektorach.

Badania i rozwój elektrowni jądrowej

Wewnątrz rdzenia dużym reaktorze do produkcji energii elektrycznej jak CANDU albo PWR , istnieje bardzo wiele neutrony i wysokie poziomy promieniowania gamma z rozszczepienia jądrowego procesu. Ważne jest dla inżynierów i naukowców, aby zrozumieć, w jaki sposób środowisko wpłynie materiałów, że reaktor jest wykonany z. Potrzebna jest wiedza, że aby zaprojektować reaktor z długiego okresu eksploatacji.

NRU reaktor posiada obiekty testowe wbudowane w jej rdzeniu, które mogą replikować warunki wewnątrz dużego reaktora produkującego energię elektryczną. Sam NRU nie generuje pary (lub energii elektrycznej); jego wody chłodzącej ogrzewa się do około 55 stopni Celsjusza. Wewnątrz obiektów testowych chociaż, może być wytwarzany wysokie temperatury i ciśnienia. Istotne jest, aby przetestować różne materiały, zanim zostaną one wykorzystane w budowie elektrowni atomowej prądotwórczego.

Fundamentalna wiedza zdobyta od NRU umożliwiły rozwój reaktora CANDU , i jest podstawą dla kanadyjskiego przemysłu jądrowego .