Исследовательский реактор

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Исследовательский реактор CROCUS Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии

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

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

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

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

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

  • 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

Полный список можно найти в Перечне ядерных исследовательских реакторов[]

Исследовательские центры, эксплуатирующие реакторы:

Название Страна Город Учреждение Мощность Дата пуска
BR2 Reactor БельгияМолBelgian Nuclear Research Center SCK•CEN 100 МВт
Budapest Research Reactor[6]ВенгрияБудапештHungarian Academy of Sciences Centre for Energy Research 5 МВт[6]1959[6]
Budapest University of Technology Training Reactor[7]ВенгрияБудапештБудапештский университет технологии и экономики100 кВт 1969
ILL High-Flux Reactor ФранцияГренобльInstitut Laue-Langevin 63 МВт[8]
RA-6 АргентинаСан-Карлос-де-БарилочеBalseiro Institute, / Bariloche Atomic Centre 1 МВт[9]1982[9]
ZED-2 КанадаДип-Ривер, Онтарио AECL's Chalk River Laboratories 200 Вт[10]1960
McMaster Nuclear Reactor CanadaГамильтон, Онтарио McMaster University5 МВт 1959
National Research Universal Reactor КанадаДип-Ривер, Онтарио AECL's Chalk River Laboratories 135 МВт 1957
Petten nuclear reactors НидерландыPetten Dutch Nuclear Research and consultancy Group,[11] EU Joint Research Centre 30 кВт and 60 МВт 1960
ORPHEE ФранцияSaclay Laboratoire Léon Brillouin 14 МВт 1980
FRM II ГерманияГархингTechnische Universität München20 МВт 2004
HOR НидерландыДелфтReactor Institute Delft, Делфтский технический университет2 МВт
BER II ГерманияБерлинHelmholtz-Zentrum Berlin10 МВт
Mainz ГерманияМайнцUniversität Mainz, Institut für Kernchemie 100 кВт[12]
TRIGA Mark II[13]АвстрияВенаTechnical University Vienna, TU Wien, Atominstitut 250 кВт 1962[13]
IRT-2000 БолгарияСофияБолгарская академия наук2 МВт
OPAL АвстралияLucas Heights, New South Wales Australian Nuclear Science and Technology Organisation 20 МВт 2006
IEA-R1 БразилияСан-ПаулуInstituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) 3,5 МВт 1957
IRT-2000[14]РоссияМоскваMoscow Engineering Physics Institute2,5 МВт[14]1967[14]
SAFARI-1 ЮАРPelindaba NECSA 20 МВт[15]1965[15]
HANARO Юж. КореяТэджонKorea Atomic Energy Research Institute (KAERI) 30 МВт[16]1995[16]
LVR-15 ЧехияŘež Nuclear Research Institute 10 МВт[17]1995[17]
North Carolina State University Reactor Program СШАРоли, Сев. Каролина North Carolina State University1 МВт[18]1953[18]
HFIR СШАОк-Ридж, Теннесси Oak Ridge National Laboratory
ATR[англ.]СШААйдахоIdaho National Laboratory250 МВт[19]
University of Missouri Research Reactor СШАКолумбия, Миссури University of Missouri10 МВт 1966
Maryland University Training Reactor СШАКолледж-Парк, Мериленд University of Maryland250 кВт[20]1970[20]
Washington State University Reactor СШАПулмен, Вашингтон Washington State University1 МВт[21]
CROCUS ШвейцарияЛозаннаÉcole polytechnique fédérale de Lausanne
МарияПольшаŚwierk-ОтвоцкNational Centre for Nuclear Research 30 МВт 1974
TRIGA Mark I СШАИрвайн, Калифорния University of California, Irvine
ITU Reactor ТурцияСтамбулСтамбульский технический университет
ETRR-1 ЕгипетInshas Ядерный исследовательский центр 2 МВт 1961
ETRR-2 ЕгипетInshas Ядерный исследовательский центр 22 МВт 1997
GHARR-1[22]ГанаАккраNational 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
ASTRAАвстрияЗайберсдорф10 МВт 1960 1999
CONSORT United KingdomАскотImperial College100 кВт
JASON reactor ВеликобританияГринвичRoyal Naval College10 кВт 1962 1996
MOATA АвстралияLucas Heights 100 кВт 1961 1995
HIFAR АвстралияLucas Heights 1958 2007
HTGR (Pin-in-Block Design) ВеликобританияWinfrith, Дорсет, International Atomic Energy Agency20 МВт 1964 1976 июль 2005[23]
DIDOВеликобританияХаруэллAtomic Energy Research Establishment 10-26 МВт 1956 1990
Nuclear Power DemonstrationКанадаДип-Ривер, Онтарио AECL's Rolphton plant 20 МВт 1961 1987
NRX КанадаДип-Ривер, Онтарио AECL's Chalk River Laboratories 1952 1992
PLUTO reactor ВеликобританияХаруэлл, Оксвордшир Atomic Energy Research Establishment 10-26 МВт 1957 1990
Pool Test Reactor КанадаДип-Ривер, Онтарио AECL's Chalk River Laboratories 10 кВт 1957 1990
WR-1КанадаPinawa, Manitoba AECL's Whiteshell Laboratories 60 МВт 1965 1985
ZEEPКанадаДип-Ривер, Онтарио AECL's Chalk River Laboratories 1945 1973
More Hall Annex СШАСиэтлUniversity of Washington100 кВт 1961 1988
Ewa reactor ПольшаŚwierk-ОтвоцкPOLATOM Institute of Nuclear Energy 10 МВт 1958 1995
FiR 1 ФинляндияЭспооХельсинкский технологический университет,

later VTT Technical Research Centre of Finland 		250 кВт[24]1962[24]2015[25]
RV-1 ВенесуэлаКаракасVenezuelan Institute for Scientific Research 3 МВт 1960 1994

Примечания

  1. ↑ 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.
  2. ↑ Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (англ.). National Nuclear Security Administration. Архивировано 29 октября 2004 года.
  3. ↑ U.S. Foreign Research Reactor Spent Nuclear Fuel Acceptance (англ.). National Nuclear Security Administration. Архивировано 22 сентября 2006 года.
  4. ↑ 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.
  5. ↑ "IAEA highlights work to convert research reactors". World Nuclear News. 2020-02-24. Архивировано 25 февраля 2020. Дата обращения: 13 апреля 2020.
  6. ↑ 1 2 3 Budapest Research Reactor (англ.). Budapest Neutron Centre. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
  7. ↑ Institute for Nuclear Technology (англ.). reak.bme.hu. Дата обращения: 11 сентября 2019. Архивировано 5 сентября 2019 года.
  8. ↑ Nuclear Reactors (англ.). ucl. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 28 декабря 2017 года.
  9. ↑ 1 2 "RA-6 de Argentina" (исп.). Архивировано 16 февраля 2018. Дата обращения: 15 февраля 2018.
  10. ↑ "Research reactors" (англ.). Canadian Nuclear Association. Архивировано 16 февраля 2018. Дата обращения: 15 февраля 2018.
  11. ↑ High Flux Reactor (англ.). European Commission (13 февраля 2013). Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
  12. ↑ Reactor (нем.). Mainz Johannes Gutenberg-Universität. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
  13. ↑ 1 2 Reactor (англ.). Atominstitut, Technische Universität Wien. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано из оригинала 16 февраля 2018 года.
  14. ↑ 1 2 3 The reactor (англ.). МИФИ. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
  15. ↑ 1 2 SAFARI-1 (англ.). www.necsa.co.za. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 31 января 2018 года.
  16. ↑ 1 2 High-Flux Advanced Neutron Application Reactor (HANARO) | Facilities (англ.). nti. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 4 февраля 2018 года.
  17. ↑ 1 2 Research Reactor LVR-15 (англ.). Centrum výzkumu Řež. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 16 февраля 2018 года.
  18. ↑ 1 2 "History - Nuclear Reactor Program" (англ.). NC State University. Архивировано 4 июля 2018. Дата обращения: 17 июля 2018.
  19. ↑ ATR Factsheet (англ.) (PDF). Idaho National Laboratory. Дата обращения: 28 февраля 2008. Архивировано из оригинала 3 июля 2008 года.
  20. ↑ 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.
  21. ↑ Nuclear Science Center Washington State University (англ.). Дата обращения: 6 августа 2019. Архивировано 6 августа 2019 года.
  22. ↑ Research Reactor Database - GHARR-1 (англ.). International Atomic Energy Agency. Дата обращения: 15 февраля 2018. Архивировано 27 апреля 2021 года.
  23. ↑ Winfrith's DRAGON loses its fire (англ.). nda. Дата обращения: 12 января 2022. Архивировано из оригинала 6 октября 2012 года.
  24. ↑ 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.
  25. ↑ Research Reactor Database (англ.). International Atomic Energy Agency. Дата обращения: 22 февраля 2018. Архивировано 23 февраля 2018 года.

Внешние ссылки