Argus (reaktor)

Argus
Typ av reaktor Homogen i saltlösningar
Syftet med reaktorn Aktiveringsanalys, isotopproduktion
Tekniska specifikationer
kylvätska Vatten
Värmekraft 20 kW
Elkraft Nej
Utveckling
Vetenskaplig del RRC KI
Konstruktion och drift
Start 1981
Utnyttjande 1981 - nu
Reaktorer byggda 2

Argus  är en forsknings- och industriell homogen kärnreaktor för saltlösningar . Huvudsyftet är framställning av isotoper från klyvningsprodukter av uran, såsom molybden-99 .

Utvecklare och tillverkare NPO Krasnaya Zvezda . Den enda reaktorn som är i drift drivs vid Kurchatov-institutet . [1] [2] [3] För 2019 pågår bygget och flera till är planerade.

Historik

För att analysera geologiska prover utvecklades en mycket enkel, billig, säker och kompakt reaktor i Sovjetunionen . [3] Det var planerat att bygga ett helt nätverk av sådana reaktorer över hela landet. Men bara två reaktorer byggdes: den första referensreaktorn vid Kurchatov-institutet i Moskva, den andra byggdes i Dusjanbe (nu Tadzjikistan ).

Reaktorn vid Kurchatov-institutet lanserades 1981. [4] Under 2007 genomfördes ett arbete med att förlänga livslängden. 2014 byttes reaktorn från höganrikat uran till låganrikat uran.

Reaktorn i Tadzjikistan byggdes vid tiden för Sovjetunionens kollaps men lanserades inte. Den 14 januari 2016 godkände Tadzjikistans regering ett program för restaurering och vidare användning av denna reaktor. [5] Reaktorn kommer att användas för att producera isotopen Molybden-99 för medicinska ändamål. 2017 undertecknade Rosatom och Tadzjikistans vetenskapsakademi ett avtal om samarbete inom området för fredlig användning av atomenergi. [6] Det antas att inom ramen för samarbetet för 35 miljoner USD till 2020 kommer Tajik Argus att återställas. [2] [3]

Två reaktorer "Argus-M" för produktion av medicinska isotoper är tänkta att byggas på platsen för Federal State Unitary Enterprise "RFNC-VNIIEF" i Sarov ( Nizjnij Novgorod-regionen , Ryssland ). [2] Under 2017 och 2018 höll Rosatom och stadsförvaltningen offentliga utfrågningar om byggplanerna. [7] [8] Ett stort onkologiskt centrum planeras att byggas i närheten. [9] Från och med februari 2019 pågår processen att skaffa statlig miljöexpertis för driften av anläggningen. [10] Platsen, kommunikationer och hjälpanläggningar har förberetts. Efter att ha fått expertis kommer bygget av reaktorbyggnaden att påbörjas.

Planer håller på att utvecklas för konstruktionen av Argus-M-reaktorn i Sydafrika, på platsen för South African Atomic Energy Corporation (NECSA) i Pelindaba. 2012 undertecknades ett avsiktsprotokoll och 2016 tecknades ett avtal om design av ett komplex baserat på en lösningsreaktor. [11] [12] Reaktorn kommer att användas för att producera isotopen Molybden-99 för medicinska ändamål. För 2017 pågår arbetet med projektet. [13] Arbetet utförs av JSC State Specialized Design Institute (en del av Rosatoms vetenskapliga avdelning).

Konstruktion

Reaktorn är en tank av rostfritt stål fylld med 22 liter av en vattenlösning av uranylsulfat UO 2 SO 4 . Lösningens cirkulation är naturlig, driftstemperatur ~ 80 °C. [1] Den totala halten av uran-235 är cirka 2 kg. Tanken kyls av en spole nedsänkt i bränslelösningen. Det finns tre borkontrollstavar i kärnan. Tanken är omgiven av en grafitneutronreflektor och placerad i en cirka meter tjock betongbehållare . Det finns tre kanaler för att bestråla prover i reaktorn: en i mitten med en fluens på 10 12 neutroner/cm*sek och två perifera kanaler. Den arbetande reaktorns värmeavledning är cirka 20 kW.

Reaktorn är utrustad med ett system för att fånga upp syre och väte som bildas vid radiolys av vatten i härden. [1] [3]

Nybyggda versioner av Argus-M-reaktorn innebär att volymen på lösningen ökar till 28 liter, ökar effekten till 50 kW och använder låganrikat uran. [2] [3] NPO Krasnaya Zvezda (en division av Rosatom ) är designern och tillverkaren av den nya versionen av reaktorn .

Reaktorn tillåter användning av bränsle av olika anrikning i uran-235 . [1] När du använder uran med låg anrikning, öka koncentrationen av uran i lösningen. Anrikningen av den ryska reaktorn är 90 %, för export kommer anrikning högst 20 % att användas för att följa internationella överenskommelser. Tankning i exportversionen av reaktorn är tänkt att ske en gång vart tionde år.

Säkerhet

Reaktorn är självreglerande, har en naturlig säkerhet. [1] [3] När temperaturen stiger minskar reaktiviteten , så om reaktorn värms upp osanktionerat kommer den att stänga av sig själv. Vatten i lösningen är en moderator, därför, när lösningen kokar, minskar bromsningen av neutroner och reaktorn tystas.

Reaktorns termiska effekt är 20 kW. Resterande värmeavgivning omedelbart efter avstängningen är 1300 W, och efter en timme sjunker den till 300 W, vilket är otillräckligt för termisk skada på reaktorn även med en fullständig förlust av forcerad kylning. På grund av den låga effekten är utbränningen försumbar (0,5 gram uran förbrukas under ett år av kontinuerlig drift), så reaktorn kan fungera utan bränsletankning i årtionden.

För att förhindra utsläpp av radioaktivitet utanför härden hålls trycket inuti reaktorn under atmosfärstrycket [1] .

Reaktorns sanitära zon är 50 meter. [3]

Applikation

Neutronaktiveringsanalys

Under konstruktionen var reaktorn tänkt att användas som en neutronkälla för neutronaktiveringsanalys av geologiska prover. [1] [3]

Isotopproduktion

På 90-talet minskade efterfrågan på kemisk analys av geologiska prover och reaktorn användes för andra ändamål, till exempel för framställning av konstgjorda radioaktiva isotoper. [1] [3] Främst för framställning av molybden-99 för medicinska diagnostiska ändamål. Den nuvarande efterfrågan på denna isotop överstiger 10 000 Ci per vecka. [2]

Fördelen med lösningsreaktorer är den teoretiskt höga uraneffektiviteten vid produktion av kortlivade isotoper från uranklyvningsfragment. [1] I en konventionell heterogen reaktor produceras extraherbara kortlivade isotoper i speciella mål. Måluranet separeras från reaktorbränslet för teknisk bekvämlighet. Samtidigt kan kortlivade isotoper producerade i bränsleuran inte ekonomiskt effektivt utvinnas och användas. Dessutom används till och med måluran endast för bråkdelar av en procent på grund av den korta bestrålningskampanjen vid produktion av kortlivade målisotoper. I en lösningsreaktor kan den producerade isotopen kontinuerligt extraheras från hela härdens volym. Därför är isotopproduktionens effektivitet i termer av uran och effekt ungefär två storleksordningar högre än i heterogena reaktorer. Därför gör konceptet med lösningsreaktorer med kontinuerlig extraktion av målisotopen direkt från bränslelösningen det möjligt att erhålla betydande mängder isotoper även i lågeffektreaktorer med liten uranbelastning. Därför är Argus kapacitet för produktion av kortlivade isotoper från uranklyvningsfragment ungefär lika med kapaciteten hos en heterogen reaktor med en kapacitet på tiotals megawatt. Samtidigt är kostnaden för att bygga och driva en sådan reaktor och ett radiokemiskt komplex många gånger högre än priset på Argus. [2]

Huvudproblemet är den kontinuerliga utvinningen av målisotopen från en mycket aktiv lösning som är förorenad med fissionsfragment. För närvarande har en teknik utvecklats för att utvinna molybden-99 och strontium-89 från en lösning. Det finns ett projekt för ett komplex av två homogena lösningsreaktorer med en kapacitet på 50 kW vardera med en årlig kapacitet för produktion av 20 tusen Ci molybden-99 och 250 Ki strontium-89 [14] [1] .

Anteckningar

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vladimir Pavshuk: det skulle finnas en önskan . Hämtad 2 augusti 2012. Arkiverad från originalet 12 april 2012.
  2. 1 2 3 4 5 6 Lösningsreaktorn av Argus-typ kan göra den medicinska isotopen 99Mo tillgänglig och billig . Hämtad 9 februari 2018. Arkiverad från originalet 15 februari 2018.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Vaksam vakt i Rosatoms tjänst . Datum för åtkomst: 10 februari 2018. Arkiverad från originalet 10 februari 2018.
  4. Argus forskningsreaktor . Hämtad 2 juli 2019. Arkiverad från originalet 2 juli 2019.
  5. Tadzjikistan kommer att återställa och starta Argus kärnreaktor . Arkiverad från originalet den 20 december 2016. Hämtad 16 december 2016.
  6. Kärnreaktorn "Argus" i Tadzjikistan kommer att återupplivas för fredliga syften . Hämtad 9 februari 2018. Arkiverad från originalet 9 februari 2018.
  7. Kirill Astashov. Sarov - Springfield . Prickly Sarov . sarov.info (23 juli 2017). Hämtad 27 juli 2017. Arkiverad från originalet 26 juli 2017.
  8. VNIIEF-nyheter . Hämtad 10 november 2018. Arkiverad från originalet 11 november 2018.
  9. Ett onkologiskt centrum för 8 miljarder rubel planeras att byggas nära Nizhny Novgorod . Hämtad 10 november 2018. Arkiverad från originalet 11 november 2018.
  10. Molybden-99-produktion ska startas i Sarov 2020 för cancerdiagnostik . Hämtad 2 juli 2019. Arkiverad från originalet 2 juli 2019.
  11. Rusatom Overseas och Atomic Energy Corporation of South Africa undertecknade ett samförståndsavtal . Hämtad 9 februari 2018. Arkiverad från originalet 8 maj 2018.
  12. JSC GSPI undertecknade ett avtal med JSC Rusatom Solution Reactors för utveckling av ett projekt för ett radiokemiskt komplex för produktion av molybden-99 baserat på forskningslösningsreaktorer på platsen för Nesca Soc Ltd (Pelindaba, Sydafrika) . Hämtad 9 februari 2018. Arkiverad från originalet 17 februari 2018.
  13. 07/02/2018 Nya produkter från Rosatom . Hämtad 9 februari 2018. Arkiverad från originalet 9 februari 2018.
  14. Arkiverad kopia . Hämtad 2 augusti 2012. Arkiverad från originalet 4 mars 2016.