Högflödesstrålereaktor

High Flux Beam Reactor ( HFBR ) var en forskningsreaktor som var belägen vid Brookhaven National Laboratory , ett nationellt laboratorium för United States Department of Energy, beläget i Upton, New York , på Long Island , cirka 60 miles öster om New York City . En efterträdare till Brookhaven Graphite Research Reactor , HFBR fungerade från 1965 till 1996 och har delvis avvecklats.

Historia

Det primära syftet med HFBR var att producera neutroner för flera vetenskapliga användningar. Reaktorn gav en neutronkälla för multidisciplinär vetenskaplig forskning inom materialvetenskap, kemi, biologi och fysik. Reaktorn användes i formuleringen av Nobelprisbelönta teorier om kooperativ ordning i stora samlingar av atomer.

Reaktorn nådde först kritik på Halloween den 31 oktober 1965. Ungefär dubbelt så stor som den föregående BGRR, HFBR fungerade initialt på en termisk effektnivå på 40 megawatt. Efter en utrustningsuppgradering 1982 drevs reaktorn med upp till 60 megawatt termisk; en säkerhetsanalys resulterade i att HFBR lades ner 1989 och begränsades till 30 megawatt termisk vid omstart 1991.

HFBR stängdes i december 1996 för rutinunderhåll och tankning. Under avstängningen identifierades ett läckage av tritierat vatten genom rutinprovtagning av grundvatten från brunnar i anslutning till reaktorns använt bränslebassäng. Vid ytterligare undersökning upptäcktes en läcka i poolen för använt bränsle som släppte ut tritiumförorenat vatten i marken. Reaktorn förblev avstängd i tre år för säkerhets- och miljögranskning. I januari 1998 togs allt använt bränsle bort och transporterades från platsen för att möjliggöra införandet av ett foder av rostfritt stål i poolen för använt bränsle för återstart av reaktorn. I november 1999 beslutade emellertid energidepartementet att permanent stänga HFBR.

Design

HFBR var en tungvattenkyld och modererad, anrikat urandriven forskningsreaktor. Reaktorhärden bestod av 28 individuella bränslepatroner arrangerade i en tätpackad grupp. Bränslematerialet var anrikat uran legerat i aluminium och belagt med aluminium i böjda plåtar. Tungt vatten (D2O) fungerade som moderator/neutronreflektor och primärkylvätska. Reaktorkärlet tillverkades av en aluminiumlegering och innehöll den aktiva kärnan, reflektorn och kontrollstavarna. Kärlet består av en 82-tums diameter sfärisk sektion svetsad till en 46-tums diameter cylinder. Den totala höjden av fartygsenheten var 24,75 fot. Det fanns nio horisontella strålingångsrör som är integrerade delar av fartygets sfäriska sektion. Kärnregionen gav utrymme och tillgång till 16 experimentanläggningar.

Reaktorn var inrymd i en inneslutningsstruktur toppad av en halvsfärisk kupol. Reaktorn satt inuti en inneslutningsbyggnad konstruerad av svetsade stålplåtar som stöds av en I-balk som vilar på en cylindrisk bas. Den inre diametern på halvklotet vid dess bas är 176 fot 8 tum. Den cylindriska basen är 22 fot 4 tum hög och vilar på en bäddplatta som är bultad till den armerade betongfundamentringen. Grunden för instängningsbyggnaden är en 5 fot tjock armerad betongmatta som bär på jorden under byggnaden. Det inre av inneslutningsbyggnaden innehöll reaktorn och den biologiska skölden och var indelad i utrustnings-, experiment-, balkong- och driftsnivåer. Verksamhetsnivån innehöll kontrollrum, instrument- och underhållsbutiker, labb och kontor. Utrustningsnivån innehöll vattenreningssystem för använt bränslepool, pumpar och värmeväxlare, kylsystem och använt bränslepool. Den experimentella nivån var för vetenskapliga användare. Reaktorns biologiska sköld, som omgav reaktorn, upptog den centrala delen av denna nivå. Ett stort öppet utrymme som omger den biologiska skölden inrymde experimentell utrustning och det fanns laboratorier och kontor längs omkretsväggen. På balkongen fanns kontor, omklädningsrum, toaletter och VVS-utrustning. Instängningsbyggnaden har fyra åtkomstpunkter: en personalluftsluss; en gaffeltruck luftsluss; och två luftslussar för traktorsläp, ett på experimentnivå och ett på utrustningsnivå.

Nio neutronstrålelinjer sträckte sig från HFBR i ett radiellt ekermönster. Upp till 15 experiment kunde köras samtidigt på de nio strållinjerna. Två reaktoroperatörer och två arbetsledare bemannade HFBR:s kontrollrum dygnet runt. Utöver strållinjerna tillhandahölls sju provbestrålningshylsor för neutronaktiveringsexperiment som sträckte sig från det sfäriska reaktorkärlet mot kärnbränslet.

Som forskningsreaktor hade HFBR aldrig ett kraftomvandlingssystem för att generera el. Värme från kärnreaktionerna överfördes från den cirkulerande tungvattenmoderatorn och kylvätskan till en sekundär kylslinga av vanligt vatten som strömmade genom kyltorn belägna väster om HFBR-inneslutningen.

Noterbart producerade reaktorn sitt största neutronflöde utanför kärnan, snarare än inom, vilket möjliggjorde de största alternativen vid utformningen av experiment.

Under 1993 genomgick HFBR säkerhetsuppgraderingar samt installation av nya vetenskapliga instrument.

Externt i förhållande till reaktorbyggnaden, och delat med den tidigare konstruerade BGRR, fanns Reactor Bypass Filter Facility (RBFF). Denna anläggning tillhandahöll förbättrad luftrening innan avgaser till atmosfären i den osannolika händelsen av ett bränsleelementfel vid antingen BGRR eller HFBR. Det gav också tillräcklig luftrening för att tillåta användning av luftkylning som en metod för att bekämpa en grafitbrand vid BGRR. Anläggningen togs i drift 1965.

1994 TRISTAN Experiment Fire

Den 31 mars 1994 bröt en liten brand ut i ett av strållinjeexperimenten som genomfördes på experimentgolvet utanför reaktorn och den biologiska skölden. Reaktorn, tillhörande reaktordriftssystem och säkerhetssystem var inte inblandade i branden.

Experimentet som studerade sönderfallet av lantan -148, kallat TRISTAN, som brann innehöll en cylindrisk kapsel av 5 gram uran med en diameter på cirka 1 tum och en höjd av 1 ½ tum. Kapseln hade exponerats för neutroner från en reaktorstråleledning. Fasta och gasformiga klyvningsprodukter, inklusive gasformigt jod-131 , hade producerats under experimentet och släpptes i branden. Rök från branden identifierades av vakthavande personal cirka 02:20; reaktorn stängdes av klockan 02:45 och HFBR-inneslutningen evakuerades klockan 03:47. Branden släckte sig själv efter att strömförsörjningen till experimentet stängdes av.

Sju laboratoriepersonal var minimalt förorenade av radionuklider som innehöll brandrök. Alla sju sanerades vid duschar på labbet och släpptes för att återvända hem.

Vid tidpunkten för branden släpptes en liten mängd strålning ut till atmosfären från ventilationsöppningen som betjänade BGRR och HFBR. Mängden frigjord strålning jämfördes med några sekunder med typisk bakgrundsstrålning. BNL-tjänstemän och hälsovårdstjänstemän i New York var överens om att det inte fanns någon fara för allmänheten från utgivningen.

HFBR stängdes av för flera undersökningar fram till juni 1994 och startade sedan om. TRISTAN-experimentet avbröts permanent.

Avveckling

Dekontamineringen och avvecklingen av HFBR-komplexet, bestående av flera strukturer och system för att driva och underhålla reaktorn, slutfördes från 1999 till 2009. Styrstavsbladen togs bort och transporterades utanför anläggningen 2009. Den tömda och rengjorda HFBR-kupolen, som fortfarande innehåller det bestrålade reaktorkärlet hålls under övervakning. Slutlig avveckling av HFBR-inneslutningen ska utföras i slutet av en radionuklidnedbrytningsperiod som inte överstiger 65 år.

Den röda och vita, 320 fot höga avgasstapeln som konstruerades för BGRR 1949 och senare delades med HFBR var ett distinkt landmärke för området fram till dess rivning 2020.

Se även

externa länkar

Citat


Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=High_Flux_Beam_Reactor&oldid=1139888273 "