FiR 1
FiR 1 ( Finlands reaktor 1 ; även ibland kallad Otnäs forskningsreaktor , Otnäs reaktor , TKK reaktor eller VTT reaktor ) var Finlands första kärnreaktor . Det var en forskningsreaktor som var placerad på campusområdet Otnäs i Esbo stad . TRIGA - reaktorn hade en termisk effekt på 250 kilowatt. Den togs i drift 1962 och stängdes permanent 2015. Till en början drevs reaktorn av Helsingfors tekniska högskola (TKK), och sedan 1971 av VTT Tekniska Forskningscentrum i Finland .
Utöver forskning användes reaktorn för produktion av radioaktiva isotoper för industriella mätningar. Den användes också för neutronaktiveringsanalys av geologiska och biologiska material. Månens jordprover från Apollo 12 analyserades med FiR 1. Strålningsskador på utrustning har undersökts med reaktorn. Till exempel magnetometrar för ITER -fusionsreaktorn bestrålats med FiR 1. Universitetsstudenter har utfört övningar med reaktorn. Efter år 2000 var den mest betydande användningen av reaktorn borneutroninfångningsterapi för patienter med cancer i huvud- eller halsområdet.
Teknologi
FiR 1 var en TRIGA Mark II-reaktor, tillverkad av det amerikanska företaget General Atomics . Reaktorns ursprungliga termiska effekt var 100 kilowatt. 1967 uppgraderades reaktorn till 250 kilowatt. Värmen användes inte till någonting eftersom reaktorn endast kördes några timmar om dagen.
Reaktorhärden var på botten av cirka 6 meter (20 fot) djupvattenpool som var öppen från toppen. Vattnet fungerade som kylmedel, neutronmoderator och strålskydd. Kärnans diameter var 44 centimeter (17 tum) och höjden 36 centimeter (14 tum). Det fanns cirka 15 kg (33 lb) uran i kärnan.
Reaktorn hade 79 bränslestavar. Bränslematerialet var uraniumzirkoniumhydrid (UZrH), som innehöll 8–12 % uran. Bränsleanrikningen var 20 % uran -235 . Det fanns en grafitreflektor ovanför, under och runt reaktorhärden . Reflektorn spred tillbaka in i kärnan några av neutronerna som flydde från kärnan. Reaktorbassängen var omgiven av en biologisk skärm av betong, som fungerade som ett strålskydd i horisontell riktning. Reaktorn hade fyra styrstavar gjorda av borkarbid .
En egenskap hos bränslematerialet, uraniumzirkoniumhydrid, är en stark negativ återkoppling mellan temperaturen och reaktiviteten. Som ett resultat är en okontrollerad kedjereaktion fysiskt omöjlig. Den starka återkopplingen skulle kunna användas för att generera effektpulser. En kontrollstav kastades ut från härden med tryckluft, vilket höjde reaktoreffekten tusenfaldigt till 250 megawatt. Detta orsakade en ökning av bränsletemperaturen och den negativa återkopplingen stoppade kedjereaktionen. En effektpuls varade bara i 30 millisekunder.
Historia
Ett kontrakt om köp av forskningsreaktorn undertecknades 1960. De mest aktiva bakom förvärvet var Pekka Jauho [ Erkki Laurila och Heikki Lehtonen . Forskningsreaktorprojektet var förberedelse för att bygga ett kärnkraftverk i Finland . En forskningsreaktor behövdes för utbildning av personal till kraftreaktorerna.
FiR 1 togs i drift 1962. 1967 ökades dess effekt från 100 till 250 kilowatt. Till en början drevs reaktorn av Helsingfors tekniska högskola . 1971 överförde den finska regeringen reaktorn till VTT Tekniska forskningscentral i Finland . Reaktorbyggnaden och marken ägs av Aalto University Campus & Real Estate.
En boron neutron capture therapy (BNCT) anläggning byggdes bredvid reaktorn på 1990-talet. Över 300 bestrålningar av cancerpatienter gavs 1999–2011. Patienterna visade förbättrad tumörkontroll och överlevnad. Företaget som organiserade terapin, Boneca Ltd., gick i konkurs i januari 2012. Då beslutade VTT att stänga av reaktorn eftersom driften kostade cirka 500 000 euro per år. Reaktorn stängdes permanent av 2015 genom att flera bränslestavar togs bort från härden.
Demontering
Det första steget i demonteringsprojektet var att ta bort bränslet från reaktorn. Därefter kommer andra radioaktiva delar (inre delar av härden, reaktorbassängen, den biologiska betongskölden, BNCT-anläggningen och den primära kylkretsen) att demonteras. Det använda bränslet och de flesta delar av reaktorhärden är högaktivt avfall. Annat radioaktivt rivningsavfall klassas som låg- och medelaktivt avfall. Målet är att begränsa den samlade stråldosen till demonteringspersonalen till 10 milliman-sievert . Reaktorbyggnaden kommer att städas så att det inte finns några begränsningar för dess framtida användning.
Det fanns totalt 103 använda bränslestavar i reaktorbyggnaden. De innehöll totalt 21,4 kg (47 lb) uran. Reaktorn använde väldigt lite bränsle eftersom dess effekt var så låg och den fungerade bara några timmar om dagen. Några av bränslestavarna fanns i reaktorn under hela dess 53-åriga drifttid. Det använda bränslet behöver inte kylas eftersom dess sönderfallsvärmeeffekt är så låg. Utöver det använda bränslet förvarades 24 oanvända bränslestavar i byggnaden. De innehöll totalt 5,7 kg (13 lb) uran.
FiR 1-bränslet kommer från USA, och det tillhör USA:s program för godtagande av använt kärnbränsle för utländska forskningsreaktorer. Programmet är avsett att förhindra spridning av kärnmaterial. Finlands kärnenergilag förbjuder export av kärnavfall. Lagen har dock ett undantag, enligt vilket förbudet inte gäller avfall från en forskningsreaktor. I februari 2021 transporterades reaktorns bränsle till Denver , där United States Geological Survey kommer att använda bränslet under flera år i sin reaktor. Sedan ska USA ta hand om det använda bränslet i Idaho National Laboratory . Det mesta av den farliga radioaktiviteten i det använda bränslet kommer att försvinna inom tusen år (men en viss nivå av radioaktivitet kommer att överleva mycket längre).
VTT har tecknat avtal med Fortum om nedmontering av reaktorn. Fortum kommer att påbörja nedmonteringen i slutet av 2022. Man beräknar att nedmonteringen av reaktorn kommer att generera cirka 100 kubikmeter (3 500 cu ft) låg- och medelaktivt avfall. Eftersom reaktorn var liten är mängden avfall som genererades också liten, särskilt i jämförelse med mängden avfall från avvecklingen av ett kärnkraftverk i full storlek. Det mesta av avfallet kommer att vara betong. VTT kommer att transportera rivningsavfallet på väg till låg- och medelaktivt avfallsförvar antingen i Lovisa eller i Olkiluoto . Slutförvaring av rivningsavfall från reaktorn kommer att ske i sinom tid i en slutförvaringsanläggning i finsk berggrund. Rivningsavfallet förpackas i betonglådor för slutförvaring; eftersom rivningsavfallet inte innehåller långlivade radioaktiva isotoper är förpackningarna designade för att bara hålla i minst 500 år.
FiR 1 är Finlands första kärnkraftsanläggning som rivs. Lärdomarna från projektet för nedmontering av forskningsreaktorer kommer att användas för att förbereda avvecklingen av finländska kärnkraftverk. 2018 beslutade den finska regeringen att ge VTT ett särskilt anslag på 13,5 miljoner euro för nedmontering av forskningsreaktorn. Finlands statsråd beviljade avvecklingstillstånd (som krävs enligt finsk kärnkraftslagstiftning) i juni 2021. Reaktorn kommer att avvecklas 2022–2023; processen förväntas ta ungefär ett år. Efter att reaktorn och tillhörande komponenter har demonterats kommer reaktorbyggnaden att saneras och efter noggranna kontroller och mätningar för att säkerställa att byggnaden är strålningssäker kommer byggnaden att frigöras för andra ändamål. Innan nedmonteringen av reaktorn startade var reaktorbyggnaden inte förorenad och dess strålningsnivå var densamma som bakgrundsstrålningsnivån. Många finska byggnader utsätts för mycket högre strålningsnivåer än reaktorbyggnaden, på grund av naturliga källor som berggrunden (särskilt radongas) eller byggnadsmaterial (t.ex. granit). Det fanns ingen jordförorening på platsen för reaktorn innan demonterings- och rivningsarbetet påbörjades.