Washington State University reaktor

Washington State University Reactor
The WSUR Core at Steady State 1MW
Verksamhetsinstitution	Washington State University
Plats	Pullman, Washington
Koordinater
Typ	TRIGA- konvertering
Kraft	1 MW (termisk)
Konstruktion och underhåll
Konstruktions kostnader	479 000 USD
Bygget började	1957
Första kritiken	7 mars 1961 ( 1961-03-07 )
Personal	3
Operatörer	12
Tekniska specifikationer
Max termiskt flöde	7.00E+12 n/cm^2-s (uppskattning)
Max snabbflöde	4.00E+12 n/cm^2-s (uppskattning)
Bränsletyp	TRIGA typ
Kyl	lätt vatten
Neutronmoderator	Zr-H & lätt vatten
Neutronreflektor	grafit
Styrstavar	1 B4C Pulse Rod, 3 Boral blad, 1 rostfritt stål blad
Beklädnadsmaterial _	304 rostfritt stål

Washington State University Reactor (WSUR) är inrymt i Dodgen Research Facility och färdigställdes 1961. (dåvarande) Washington State College Reactor var idén till Harold W. Dodgen, en före detta forskare på Manhattan-projektet där han fick sin PhD från 1943 till 1946. Han säkrade finansiering för det ambitiösa "reaktorprojektet" från National Science Foundation , Atomic Energy Commission och College-administrationen på totalt $479 000 (1,51 miljoner dollar i 2021 års dollar). Dodgens grund för att konstruera en reaktor var att kollegiet i första hand var beläget som en träningsanläggning för Hanford -platsen, liksom Idaho National Laboratory eftersom det inte fanns någon annan forskningsreaktor i väst vid den tiden. Efter att ha slutfört den omfattande applikations- och designprocessen med hjälp av entreprenörer från General Electric slog de mark i augusti 1957 och den första kritikaliteten uppnåddes den 7 mars 1961 vid en effektnivå på 1W. De ökade gradvis effekten under nästa år för att uppnå sin maximala licensierade driftseffekt på 100 kW.

Det var från början en General Electric Materials Test Reactor med bränsleknippen av platttyp, men uppgraderades 1967 till en 1MW General Atomics TRIGA (Teaching Research Isotopes General Atomics) reaktor. Standard TRIGA bränslestavar är cylindriska stavar, klädda i rostfritt stål med Uranium-235 dispergerat i en keramisk zirkoniumhydridmatris som bränsle. WSUR arbetade med detta TRIGA- bränsle tills Fuel Life Improvement Program (FLIP) återigen uppgraderade reaktorn 1976 med en delvis ny kärna av höganrikat ' TRIGA FLIP'-bränsle designat för en längre livslängd. Två år senare, 1978, på grund av global rädsla för kärnvapenspridning, fick det federalt mandat att allt höganrikat reaktorbränsle (förutom för militärt bruk) skulle ersättas med låganrikat uranbränsle (LEU). På grund av det omfattande arbetet, kostnaderna och antalet forskningsreaktorer som genomgick proceduren, omvandlades WSUR inte förrän i oktober 2008. Allt FLIP-bränsle ersattes av ett annat TRIGA-bränsle känt som 30/20 LEU och när den nya härden blev kritisk på 7 oktober 2008 blev det världens enda blandade 8,5/20 (Standard TRIGA) och 30/20 LEU-kärna. Anläggningslicensen förnyades med ytterligare 20 år efter avslutad säkerhetsanalys och översyn. Ikraftträdandet var den 30 september 2011.

Design

WSUR-kärnan består av en rektangulär aluminiumlåda upphängd i en rörlig brostruktur. Runt kärnan finns en 242 000 liters pool av högrent avjoniserat lätt vatten, som används som både kylvätska , sköld och moderator . Inuti kärnboxen finns en bottenplatta i vilken 3- och 4-stavskluster av TRIGA -bränsle sitter åtskilda av styrelement av bor-aluminium (Boral, borkarbid i aluminiummatris). Dessa styrelement lyfts ut ur härden via servomotorer för att styra reaktoreffekten. Effekten övervakas via tre olika och oberoende detektorer som sitter inuti kärnstrukturen; det finns en kompenserad jonkammare, en okompenserad jonkammare och en fissionskammare i tre av de fyra hörnen av gallerlådan.

På grund av den mycket energiska karaktären hos fissionsprocessen, genereras en betydande mängd värme under drift (~350 °C). Bränslet kyls genom naturlig konvektion av lätt vatten som cirkuleras genom en plattvärmeväxlare med en primär och sekundär slinga. Ett kyltorn används för att avge värme från den sekundära slingan till omgivningen, vilket säkerställer att systemet håller sig väl inom temperaturgränserna samtidigt som det förhindrar miljöexponering av vatten som har kommit i kontakt med reaktorn. WSUR är en ren forskningsreaktor som saknar både tryckkärl och ångturbin som används för att generera elektricitet i kraftreaktorer .

Den primära användningen av WSUR är att generera neutroner som kan användas för en mängd experimentella ändamål. Det finns flera specialiserade experimentanläggningar för neutronaktiveringsanalys och isotopproduktion (se nedan), och flera generaliserade provrotatorrör där prover sänks ner i kärnan under en bestämd tid, sedan dras tillbaka ut och skickas till laboratoriet där dataanalysen kommer att äga rum.

Pulserande

Liksom många TRIGA-reaktorer har WSUR förmågan att pulsera. Vanligtvis körs WSUR med en konstant effektnivå på 1MW, men på grund av TRIGA-bränslets unika egenskaper kan den pulsas till ungefär 1000 gånger denna effekt under en mycket kort tid. Denna förmåga beror på det faktum att TRIGA-bränsle är designat med en omedelbar negativ temperaturkoefficient för reaktivitet, vilket innebär att när bränslet värms upp blir det mindre och mindre reaktivt (det stänger av sig självt). Så när ett av kontrollelementen (känd som transientstaven) kastas ut från härden via lufttryck vid höga hastigheter, hoppar reaktorn i effekt från ~80 watt till över 1 miljard watt och tillbaka ner igen på 50 millisekunder, vilket orsakar en klarblå blixt av Cerenkov-strålning . Det finns en video om denna effekt på WSUNSC-webbsidan (se referenser).

Forskning

Neutronaktiveringsanalys är en metod som används för att bestämma grundämneskoncentrationer i okända prover. Det är särskilt användbart för att bestämma mängder av tungmetaller (till delar per miljard) i prover som ofta är så små som 10 mg. WSUR kan till och med göra NAA-forskning genom att pulsera prover. Exempel på tidigare forskningsprojekt som har använt denna unika och värdefulla analysmetod inkluderar bestämning av mängder av giftiga metaller, såsom arsenik, zink och selen i luftfilter, trädringar och andra miljöprover. NAA kan också användas för att hitta spårämnen i biologiska material. Detta kan vara särskilt användbart i växt- eller djurnärings- och hälsostudier. Argondatering av geologiska prover kan till och med utföras med hjälp av reaktorn och tillhörande NAA-utrustning. WSUR använder också de neutroner den genererar för att producera isotoper för olika andra områden.

Epitermisk neutronstråleanläggning

WSU TRIGA-reaktorn har en extern epitermisk neutronstråleanläggning. Denna stråle är en välkollimerad torr neutronstråle med högt flöde och medelenergi. Den kan också modifieras för att generera lågenergineutroner. Denna strålanläggning är innesluten i ett speciellt högstrålningsrum och byggdes i samarbete med Idaho National Engineering Laboratory för cancerforskning. Pågående projekt inkluderar Boron-Neutron Capture Therapy (BNCT) forskning, särskilt forskning för att bota hjärntumörer, även om strålen kan användas för vilken neutroninfångningsterapi som helst. Denna stråle kan också användas för neutronradiografi, en oförstörande teknik för att undersöka "tunga" material som stål för inre "lätta" material, som sprickor i gjutgods, hålrum i svetsar eller vätskeflöden inuti rör.

Kobolt-60 källa

Kobolt -60 gammastrålaren är också inrymd i reaktorpoolen och är ett separat system från själva reaktorn. WSU College of Veterinary Medicine, liksom flera biologistudenter, använder källan som ett medel för sterilisering av biologiska prover eftersom det är mycket billigare och snabbare än en autoklav .

Se även

• Lista över kärnreaktorer
• More Hall Annex , reaktor i Seattle fram till 1988
• TRIGA

• "Detaljer om forskningsreaktor - WSUR Washington St. Univ" . Hämtad 2010-12-27 .