Advanced Test Reactor

Die Advanced Test Reactor ist ein Forschungsreaktor am Idaho National Laboratory, östlich von Arco, Idaho. Dieser Reaktor ist in erster Linie konzipiert und verwendet werden, um Materialien zu testen, in größerem Maßstab und Prototypreaktoren verwendet werden. Es kann bei einer maximalen Leistung von 250 MW zu betreiben und hat eine "Four Leaf Clover" Design, das für eine Vielzahl von Teststellen ermöglicht. Das einzigartige Design ermöglicht unterschiedliche Flussmittel an verschiedenen Orten und spezialisierte Systeme auch für bestimmte Experimente erlauben, in ihrem eigenen Temperatur und Druck durchgeführt werden.

Der ATR wird gewöhnliches Wasser moderiert und abgekühlt, mit einer Beryllium-Neutronenreflektor. Es wird unter Druck gesetzt und in einem Tank aus rostfreiem Stahl untergebracht.

Sowie ihre Rolle bei der Materialbestrahlungs Arbeit ist ATR der USA einzige Quelle von Kobalt-60 für medizinische Anwendungen.

Geschichte

Seit 1951 haben zweiundfünfzig Reaktoren wurden auf dem Gelände, was ursprünglich Nationale Reactor Testing Bahnhof Atom Kommission derzeit die Lage des Idaho National Laboratory gebaut. 1967 erbaut, ist die ATR die zweitälteste der drei Reaktoren noch in Betrieb auf der Baustelle. Seine Hauptfunktion ist es, intensiv bombardieren Proben von Materialien und Kraftstoffe mit Neutronen bis langfristige Exposition gegenüber hohen Niveaus der Strahlung zu simulieren, wie es in einem kommerziellen Kernreaktor vorliegen würde. Die ATR ist eine von nur vier Testreaktoren in der Welt mit dieser Fähigkeit. Der Reaktor produziert auch seltene Isotope für den Einsatz in Medizin und Industrie.

Nationale wissenschaftliche Nutzereinrichtung

Im April 2007 wurde die ATR ein "National Scientific Benutzer Facility", um den Einsatz des Reaktors von Universitäten, Labors und Industrie zu fördern bezeichnet. Dieser Zustand soll Experimente stimulieren, um die Lebensdauer der vorhandenen kommerziellen Reaktoren zu verlängern und zu fördern Kernkraftentwicklung. Diese Experimente werden testen "Materialien, Kernbrennstoff und Instrumente, die in den Reaktoren zu betreiben." Im Rahmen dieses Programms wird Experimentatoren nicht zahlen müssen, um Experimente an den Reaktor durchführen, sind aber erforderlich, um ihre Ergebnisse zu veröffentlichen. Die Zinsen aus der akademischen Gemeinschaft wurde auf der 2009 ATR NSUF Benutzerhandbuch Week Conference, in Idaho Falls gehalten, die 32 verschiedenen Universitäten angezogen zu sehen. Es gab fünf verschiedene Hochschulversuche an den ATR im Jahr 2008 zugewiesen ist, und zwei weitere im Jahr 2009.

ATR, verglichen mit kommerziellen Reaktoren

Testreaktoren sind sehr unterschiedlich im Aussehen und Design von kommerziellen, Kernreaktoren. Kommerzielle Reaktoren groß sind, arbeiten bei hoher Temperatur und Druck, und eine große Menge des Kernbrennstoffs. Eine typische kommerzielle Reaktor hat ein Volumen von 48 Kubikmetern 5400 kg Uran bei 288 ° C und 177 atm. Wegen ihrer großen Abmessungen und gespeicherte Energie kommerziellen Reaktoren erfordern ein robustes "Haltestruktur", um die Freisetzung von radioaktivem Material in dem Fall einer Notsituation verhindern.

Dagegen wird in der ATR keine große Rückhaltestruktur ein Volumen von 1,4 Kubikmetern benötigt, enthält 43 kg Uran, und arbeitet bei 60 ° C und 26,5 atm. Der Reaktorbehälter selbst, die aus rostfreiem Stahl von Beton, der mehr als 20 Meter unter der Erde erstreckt sich, umgeben ist, wird gegen zufällige oder vorsätzliche Beschädigungen gehärtet. Der gesamte Reaktorbereich wird auch durch eine Begrenzungsstruktur entwickelt, um weiteren Schutz der Umgebung von allen möglichen Freisetzung von Radioaktivität entfernt.

Reaktordesign und experimentellen Fähigkeiten

Die ATR-Kern soll so flexibel wie möglich für die Forschung sein muss. Es kann online geschaltet und sicher heruntergefahren so oft wie nötig, um Experimente ändern oder Wartungsarbeiten durchführen werden. Der Reaktor wird ebenfalls automatisch ab im Falle von abnormalen experimentellen Bedingungen oder bei Stromausfall mit Strom versorgt.

Komponenten des Reaktorkerns werden bei Bedarf alle 7-10 Jahre ersetzt werden, um Ermüdung durch Einwirkung von Strahlung zu verhindern und sicherzustellen Experimentatoren haben immer einen neuen Reaktor zu arbeiten. Der Neutronenfluss durch den Reaktor zur Verfügung gestellt kann entweder konstant oder variabel, und jeder Lappen des Vierblatt-Kleeentwurf kann unabhängig gesteuert werden, um bis 10 thermischen Neutronen pro Sekunde pro Quadratzentimeter oder 5 · 10 schneller Neutronen s cm produzieren bis zu werden. Es gibt 77 unterschiedliche Teststellen innerhalb des Reflektors und weitere 34 mit niedriger Intensität Standorten außerhalb des Kerns, so dass viele Experimente, um gleichzeitig in verschiedenen Testumgebungen ausgeführt werden. Testvolumina bis zu 5,0 Zoll im Durchmesser und 4 Meter lange untergebracht werden können. Versuche sind im Durchschnitt alle sieben Wochen gewechselt, und der Reaktor wird im Nennbetrieb 75% des Jahres.

Drei Arten von Experimenten in dem Reaktor durchgeführt werden:

  • Statische Capsule Experiment: Die zu testende Material wird in einem verschlossenen Rohr aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder Zircaloy hergestellt, die dann in der gewünschten Lage Reaktor eingeführt wird platziert. Wenn das Rohr weniger als den vollen 48 "Reaktorhöhe ist, können mehrere Kapseln gestapelt werden. In einigen Fällen ist es wünschenswert, Materialien in direkten Kontakt mit dem Reaktorkühlmittel, in diesem Fall wird die Probenkapsel nicht abgedichtet zu testen.
  • Instrumentierten Blei Experiment: Ähnlich wie bei der statischen Capsule Konfiguration ermöglicht die Echtzeitüberwachung von Temperatur und Gasbedingungen in der Kapsel diese Art von Experiment. Eine Nabelschnur verbindet die Testkapsel in eine Kontrollstation, um Testbedingungen zu melden. Die Steuerstation regelt automatisch die Temperatur im Inneren der Probenkapsel durch Pumpen einer Mischung aus Helium und Neon oder Argon Gase durch die Kapsel gewünscht. Das Kreisgas kann aber Gas-Flüssigkeits-Chromatographie untersucht werden, um Fehler oder Oxidation des Materials zu testen getestet.
  • Pressurized Water Loop-Experiment: komplexer als die Instrumented Bleikonfiguration, ist diese Art von Experiment in nur fünf der Flussröhren. Testmaterial wird von der primären Kühlmittel ATR von einem sekundären Kühlmittelsystem getrennt, so dass für eine präzise Bedingungen eines kommerziellen Reaktors simuliert werden. Umfangreiche Mess- und Regeltechnik bei dieser Art von Experiment erzeugen eine große Menge von Daten, die zur Verfügung der Versuchsleiter in Echtzeit, so dass Änderungen an der Versuch gemacht, wie erforderlich.

Forschungsexperimente am Reaktor umfassen:

  • Erweiterte Graphite Capsule: Dieses Experiment wird die Wirkung der Strahlung auf verschiedene Arten von Graphit unter Berücksichtigung für die Next Generation Nuclear Plant-Programm, die derzeit über keine High-Flux-Temperaturdaten zur Verfügung zu testen.
  • Advanced Fuel Cycle Initiative / Leichtwasserreaktor: Das Ziel des AFCI ist es, mehr Lebensenergie in kürzeren Lebensdauer diejenigen, die in der Lage wäre, um in kommerziellen Leichtwasserreaktoren verwendet werden, um die Menge der Abfälle, die gespeichert werden müssen, während reduzieren umzu die Erhöhung der für die kommerzielle Reaktoren zur Verfügung Kraftstoff.
  • Kobalt-60-Produktion: Die am wenigsten komplexe Strom Verwendungen des Advanced Test Reactor ist die Herstellung des Co-60-Isotop für medizinische Anwendungen. Scheiben aus Cobalt-59 1 mm -Durchmesser von 1 mm Dicke werden in den Reaktor, die die Probe mit Neutronen bombardiert, wodurch Cobalt-60 eingesetzt. Rund 200 kilocuries pro Jahr vollständig für medizinische Zwecke produziert.
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