Исследовательский реактор
Исследовательские реакторы — ядерные реакторы, которые служат главным образом источником нейтронов. Их также называют неэнергетическими реакторами, в отличие от энергетических реакторов, которые используются для производства электроэнергии, тепла или в качестве судовых энергетических установок.
Цель править
Нейтроны, производимые исследовательским реактором, используются для неразрушающего контроля, анализа и испытания материалов, производства радиоизотопов, научных исследований и в образовательных целях. Исследовательские реакторы, которые производят радиоизотопы для медицинского или промышленного использования, иногда называют изотопными реакторами.
Технические аспекты править
Исследовательские реакторы проще энергетических реакторов и работают при более низких температурах. Им нужно гораздо меньше топлива, и по мере использования топлива образуется гораздо меньше продуктов деления. С другой стороны, их топливо требует более высокообогащенного урана, обычно до 20% U-235, хотя некоторые используют 93% U-235. Обогащение менее 20% обычно не считается пригодным для использования в ядерном оружии, 93% обычно называют «оружейным уровнем». Также они имеют очень высокую удельную мощность в активной зоне, что требует некоторых конструктивных особенностей. Как и в энергетических реакторах, активная зона нуждается в охлаждении, которое обычно достигается за счёт естественной или принудительной конвекции водой. Также требуется замедлитель для уменьшения скорости нейтронов до оптимального уровня с точки зрения огощения из ядрами U-235. Поскольку производство нейтронов является основной функцией этих реакторов, большинство из них имеют отражатели нейтронов, чтобы уменьшить потери нейтронов из активной зоны.
Переход на низкообогащенный уран править
Международное агентство по атомной энергии и Министерство энергетики США инициировали в 1978 году программу по разработке средств перевода исследовательских реакторов с высокообогащенного урана (ВОУ) на использование низкообогащенного урана (НОУ) в поддержку своей политики нераспространения.[1][2] К тому времени США поставили исследовательские реакторы и высокообогащенный уран в 41 страну в рамках своей программы «Атом для мира». В 2004 г. Министерство энергетики США продлило до 2019 года свою программу приема отработавшего ядерного топлива зарубежных исследовательских реакторов. [3]
По состоянию на 2016 год в отчете Национальной академии наук, инженерии и медицины сделан вывод о том, что перевод всех исследовательских реакторов на НОУ не может быть завершен не ранее 2035 года. Отчасти это связано с тем, что разработка надежного низкообогащенного топлива для исследовательских реакторов с высоким потоком нейтронов, которое не выходит из строя из-за разбухания, идет медленнее, чем ожидалось. [4] По состоянию на 2020 год осталось 72 исследовательских реактора на ВОУ. [5]
Дизайнеры и конструкторы править
Хотя в 1950-е, 1960-е и 1970-е годы существовал ряд компаний, специализирующихся на проектировании и строительстве исследовательских реакторов, впоследствии активность на этом рынке пошла на убыль, и многие компании ушли с рынка.
Сегодня рынок консолидировался в нескольких компаниях, которые концентрируют ключевые проекты по всему миру.
Самый последний международный тендер (1999 г.), связанный с исследовательскими реакторами, был организован ANSTO (Australian Nuclear Science and Technology Organisation) на проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию реактора OPAL. Предквалификацию прошли четыре компании: AECL (Atomic Energy of Canada Limited), INVAP, Siemens и Technicatom. Контракт был присужден компании INVAP, построившей реактор. В последние годы AECL ушла с этого рынка, а деятельность Siemens и Technicatom была объединена в AREVA .
Классы исследовательских реакторов править
- Водный гомогенный реактор
- Реактор класса Аргонавт
- DIDO, шесть высокопоточных реакторов по всему миру
- TRIGA, очень успешный класс с более чем 50 установками по всему миру
- SLOWPOKE, разработанный AECL, Канада
- MNSR на основе конструкции SLOWPOKE, разработанный AECL, в настоящее время экспортируется Китаем.
Исследовательские центры править
Полный список можно найти в Перечне ядерных исследовательских реакторов[где?]
Исследовательские центры, эксплуатирующие реакторы:
Название | Страна | Город | Учреждение | Мощность | Дата пуска |
---|---|---|---|---|---|
BR2 Reactor | Бельгия | Мол | Belgian Nuclear Research Center SCK•CEN | 100 МВт | |
Budapest Research Reactor[6] | Венгрия | Будапешт | Hungarian Academy of Sciences Centre for Energy Research | 5 МВт[6] | 1959[6] |
Budapest University of Technology Training Reactor[7] | Венгрия | Будапешт | Будапештский университет технологии и экономики | 100 кВт | 1969 |
ILL High-Flux Reactor | Франция | Гренобль | Institut Laue-Langevin | 63 МВт[8] | |
RA-6 | Аргентина | Сан-Карлос-де-Барилоче | Balseiro Institute, / Bariloche Atomic Centre | 1 МВт[9] | 1982[9] |
ZED-2 | Канада | Дип-Ривер, Онтарио | AECL's Chalk River Laboratories | 200 Вт[10] | 1960 |
McMaster Nuclear Reactor | Canada | Гамильтон, Онтарио | McMaster University | 5 МВт | 1959 |
National Research Universal Reactor | Канада | Дип-Ривер, Онтарио | AECL's Chalk River Laboratories | 135 МВт | 1957 |
Petten nuclear reactors | Нидерланды | Petten | Dutch Nuclear Research and consultancy Group,[11] EU Joint Research Centre | 30 кВт and 60 МВт | 1960 |
ORPHEE | Франция | Saclay | Laboratoire Léon Brillouin | 14 МВт | 1980 |
FRM II | Германия | Гархинг | Technische Universität München | 20 МВт | 2004 |
HOR | Нидерланды | Делфт | Reactor Institute Delft, Делфтский технический университет | 2 МВт | |
BER II | Германия | Берлин | Helmholtz-Zentrum Berlin | 10 МВт | |
Mainz | Германия | Майнц | Universität Mainz, Institut für Kernchemie | 100 кВт[12] | |
TRIGA Mark II[13] | Австрия | Вена | Technical University Vienna, TU Wien, Atominstitut | 250 кВт | 1962[13] |
IRT-2000 | Болгария | София | Болгарская академия наук | 2 МВт | |
OPAL | Австралия | Lucas Heights, New South Wales | Australian Nuclear Science and Technology Organisation | 20 МВт | 2006 |
IEA-R1 | Бразилия | Сан-Паулу | Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) | 3,5 МВт | 1957 |
IRT-2000[14] | Россия | Москва | Moscow Engineering Physics Institute | 2,5 МВт[14] | 1967[14] |
SAFARI-1 | ЮАР | Pelindaba | NECSA | 20 МВт[15] | 1965[15] |
HANARO | Юж. Корея | Тэджон | Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) | 30 МВт[16] | 1995[16] |
LVR-15 | Чехия | Řež | Nuclear Research Institute | 10 МВт[17] | 1995[17] |
North Carolina State University Reactor Program | США | Роли, Сев. Каролина | North Carolina State University | 1 МВт[18] | 1953[18] |
HFIR | США | Ок-Ридж, Теннесси | Oak Ridge National Laboratory | ||
ATR | США | Айдахо | Idaho National Laboratory | 250 МВт[19] | |
University of Missouri Research Reactor | США | Колумбия, Миссури | University of Missouri | 10 МВт | 1966 |
Maryland University Training Reactor | США | Колледж-Парк, Мериленд | University of Maryland | 250 кВт[20] | 1970[20] |
Washington State University Reactor | США | Пулмен, Вашингтон | Washington State University | 1 МВт[21] | |
CROCUS | Швейцария | Лозанна | École polytechnique fédérale de Lausanne | ||
Мария | Польша | Świerk-Отвоцк | National Centre for Nuclear Research | 30 МВт | 1974 |
TRIGA Mark I | США | Ирвайн, Калифорния | University of California, Irvine | ||
ITU Reactor | Турция | Стамбул | Стамбульский технический университет | ||
ETRR-1 | Египет | Inshas | Ядерный исследовательский центр | 2 МВт | 1961 |
ETRR-2 | Египет | Inshas | Ядерный исследовательский центр | 22 МВт | 1997 |
GHARR-1[22] | Гана | Аккра | National Nuclear Research Institute of the Ghanan Atomic Energy Commission | 30 кВт |
- Выведенные из эксплуатации исследовательские реакторы
Название | Страна | Город | Учреждение | Мощность | Дата пуска | Дата остановки | Decommissioned |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ASTRA | Австрия | Зайберсдорф | 10 МВт | 1960 | 1999 | ||
CONSORT | United Kingdom | Аскот | Imperial College | 100 кВт | |||
JASON reactor | Великобритания | Гринвич | Royal Naval College | 10 кВт | 1962 | 1996 | |
MOATA | Австралия | Lucas Heights | 100 кВт | 1961 | 1995 | ||
HIFAR | Австралия | Lucas Heights | 1958 | 2007 | |||
HTGR (Pin-in-Block Design) | Великобритания | Winfrith, Дорсет, | International Atomic Energy Agency | 20 МВт | 1964 | 1976 | июль 2005[23] |
DIDO | Великобритания | Харуэлл | Atomic Energy Research Establishment | 10-26 МВт | 1956 | 1990 | |
Nuclear Power Demonstration | Канада | Дип-Ривер, Онтарио | AECL's Rolphton plant | 20 МВт | 1961 | 1987 | |
NRX | Канада | Дип-Ривер, Онтарио | AECL's Chalk River Laboratories | 1952 | 1992 | ||
PLUTO reactor | Великобритания | Харуэлл, Оксвордшир | Atomic Energy Research Establishment | 10-26 МВт | 1957 | 1990 | |
Pool Test Reactor | Канада | Дип-Ривер, Онтарио | AECL's Chalk River Laboratories | 10 кВт | 1957 | 1990 | |
WR-1 | Канада | Pinawa, Manitoba | AECL's Whiteshell Laboratories | 60 МВт | 1965 | 1985 | |
ZEEP | Канада | Дип-Ривер, Онтарио | AECL's Chalk River Laboratories | 1945 | 1973 | ||
More Hall Annex | США | Сиэтл | University of Washington | 100 кВт | 1961 | 1988 | |
Ewa reactor | Польша | Świerk-Отвоцк | POLATOM Institute of Nuclear Energy | 10 МВт | 1958 | 1995 | |
FiR 1 | Финляндия | Эспоо | Хельсинкский технологический университет, later VTT Technical Research Centre of Finland |
250 кВт[24] | 1962[24] | 2015[25] | |
RV-1 | Венесуэла | Каракас | Venezuelan Institute for Scientific Research | 3 МВт | 1960 | 1994 |
Примечания править
- ↑ CRP on Conversion of Miniature Neutron Source Research Reactors (MNSR) to Low Enriched Uranium (LEU) (англ.). International Atomic Energy Agency (13 января 2014). Дата обращения: 25 октября 2015. Архивировано 6 января 2018 года.
- ↑ Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (англ.). National Nuclear Security Administration. Архивировано 29 октября 2004 года.
- ↑ U.S. Foreign Research Reactor Spent Nuclear Fuel Acceptance (англ.). National Nuclear Security Administration. Архивировано 22 сентября 2006 года.
- ↑ Cho, Adrian (2016-01-28). "Ridding research reactors of highly enriched uranium to take decades longer than projected". Science. Архивировано 7 июля 2022. Дата обращения: 13 апреля 2020.
- ↑ "IAEA highlights work to convert research reactors". World Nuclear News. 2020-02-24. Архивировано 25 февраля 2020. Дата обращения: 13 апреля 2020.
- ↑ 1 2 3 Budapest Research Reactor (англ.). Budapest Neutron Centre. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
- ↑ Institute for Nuclear Technology (англ.). reak.bme.hu. Дата обращения: 11 сентября 2019. Архивировано 5 сентября 2019 года.
- ↑ Nuclear Reactors (англ.). ucl. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 28 декабря 2017 года.
- ↑ 1 2 "RA-6 de Argentina" (исп.). Архивировано 16 февраля 2018. Дата обращения: 15 февраля 2018.
- ↑ "Research reactors" (англ.). Canadian Nuclear Association. Архивировано 16 февраля 2018. Дата обращения: 15 февраля 2018.
- ↑ High Flux Reactor (англ.). European Commission (13 февраля 2013). Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
- ↑ Reactor (нем.). Mainz Johannes Gutenberg-Universität. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
- ↑ 1 2 Reactor (англ.). Atominstitut, Technische Universität Wien. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано из оригинала 16 февраля 2018 года.
- ↑ 1 2 3 The reactor (англ.). МИФИ. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
- ↑ 1 2 SAFARI-1 (англ.). www.necsa.co.za. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 31 января 2018 года.
- ↑ 1 2 High-Flux Advanced Neutron Application Reactor (HANARO) | Facilities (англ.). nti. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 4 февраля 2018 года.
- ↑ 1 2 Research Reactor LVR-15 (англ.). Centrum výzkumu Řež. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
- ↑ 1 2 "History - Nuclear Reactor Program" (англ.). NC State University. Архивировано 4 июля 2018. Дата обращения: 17 июля 2018.
- ↑ ATR Factsheet (англ.) (PDF). Idaho National Laboratory. Дата обращения: 28 февраля 2008. Архивировано из оригинала 3 июля 2008 года.
- ↑ 1 2 Maryland University Training Reactor (MUTR) | 250 kW TRIGA Reactor (англ.). University of Maryland. Дата обращения: 11 июня 2018. Архивировано 12 июня 2018 года.
- ↑ Nuclear Science Center Washington State University (англ.). Дата обращения: 6 августа 2019. Архивировано 6 августа 2019 года.
- ↑ Research Reactor Database - GHARR-1 (англ.). International Atomic Energy Agency. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 27 апреля 2021 года.
- ↑ Winfrith's DRAGON loses its fire (англ.). nda. Дата обращения: 12 января 2022. Архивировано из оригинала 6 октября 2012 года.
- ↑ 1 2 Karlsen; Vilkamo, Olli Finland's old nuclear research reactor to be decommissioned – New Centre for Nuclear Safety under construction (англ.). VTT Impulse (14 декабря 2016). Дата обращения: 22 февраля 2018. Архивировано 23 февраля 2018 года.
- ↑ Research Reactor Database (англ.). International Atomic Energy Agency. Дата обращения: 22 февраля 2018. Архивировано 23 февраля 2018 года.
Внешние ссылки править
- WNA Information Paper # 61: Research Reactors
- Nuclear Nonproliferation: DOE Needs to Take Action to Further Reduce the Use of Weapons-Usable Uranium in Civilian Research Reactors, GAO, July 2004, GAO-04-807
- IAEA searchable list of Nuclear Research Reactors in the world
- The National Organization of Test, Research, and Training Reactors, Inc.
- NMI3 - EU-FP7 Integrated Infrastructure Initiative for Neutron Scattering and Muon Spectroscopy