WikiDer > Стенд для испытаний реакторов переходных режимов - Википедия

Transient Reactor Test Facility - Wikipedia

Координаты: 43 ° 41′11 ″ с.ш. 112 ° 45′36 ″ з.д. / 43,68647 ° с.ш.112,75998 ° з.д. / 43.68647; -112.75998

TREAT находится в США.
ОТНОСИТЬСЯ
ОТНОСИТЬСЯ
Расположение в Соединенные Штаты
TREAT находится в Айдахо.
ОТНОСИТЬСЯ
ОТНОСИТЬСЯ
Расположение в Айдахо, к западу от Айдахо-Фолс

В Стенд для испытаний реактора переходных режимов (ОТНОСИТЬСЯ) с воздушным охлаждением, графитовый замедлитель, тепловой спектр тест ядерный реактор предназначен для тестирования реакторное топливо и конструкционные материалы.[1] Построенный в 1958 г. и эксплуатируемый с 1959 г. по 1994 г., TREAT был построен для проведения испытаний реактора в переходных режимах, при которых испытуемый материал подвергается воздействию нейтронных импульсов, которые могут имитировать условия в диапазоне от легких переходных процессов до аварии реактора. TREAT был разработан Аргоннской национальной лабораторией,[2] и находится на Национальная лаборатория Айдахо. С момента первоначального строительства на предприятии были дополнения или модернизации систем в 1963, 1972, 1982 и 1988 годах. Дополнение 1988 года было обширным и включало модернизацию большинства систем КИПиА.[3]

TREAT Reactor (южная сторона)

В Министерство энергетики США (DOE) решил возобновить программу переходных испытаний,[4][5][6][7][8] и планировал инвестировать около 75 миллионов долларов в перезапуск завода TREAT к 2018 году. Возобновление интереса к TREAT возникло в 2011 году. Ядерная катастрофа на Фукусиме-дайити, что привело к отключению Японии и Германии АЭС. Планируется, что одним из применений TREAT будет тестирование новых аварийное топливо для ядерных реакторов.[9][10][11] TREAT был успешно перезапущен в ноябре 2017 года в рамках бюджета и с опережением графика.

Топливо и сердечник

Топливные сборки TREAT имеют длину около 9 футов и квадратное сечение 4 дюйма. Топливо - это графит уран смесь из 1 части урана на 10 000 частей графита. Активная часть ТВС составляет около 48 дюймов, с графитовой отражатель примерно на 24 дюйма выше и ниже активной части. Активная часть ТВС заключена в кожух Циркалой. Также имеется графитовый осевой отражатель, состоящий из двух частей. Первая часть осевого отражателя состоит из подвижных сборок, аналогичных тепловыделяющим сборкам, но содержащих только графит и не содержащую топлива. Вторая часть осевого отражателя состоит из постоянных блоков графита толщиной примерно 24 дюйма, уложенных стопкой вне полости активной зоны. Этот постоянный отражатель был восстановлен из Чикаго Пайл-1, первый в мире ядерный реактор. Керн может быть загружен до размеров от 5 на 5 футов (номинал) до 6 футов на 6 футов (максимум), в зависимости от потребностей эксперимента.[12][13]

Как описано выше, топливо состоит из смеси графита и урана. Уран находится в форме частиц оксида урана размером примерно 20 микрон, находящихся в прямом контакте с графитовым замедлителем. Графит, помимо того, что является замедлителем нейтронов, также действует как большой теплоотвод. Запаздывание по времени передачи тепла составляет порядка 1 миллисекунды, что намного быстрее, чем передача тепла жидкому теплоносителю, текущему мимо топливных сборок. Кроме того, когда графит нагревается, он создает значительный отрицательный температурный коэффициент замедлителя. Эти характеристики позволяют TREAT создавать большие «самоограничивающиеся» переходные процессы, которые ограничиваются отрицательным коэффициентом замедлителя топлива без перемещения регулирующего стержня.[13]

Экспериментальные возможности

TREAT может выполнять широкий спектр операций и условий испытаний. TREAT может работать при установившейся мощности 100 кВт, производить короткие переходные процессы до 19 ГВт или создавать определенные переходные процессы, контролируемые автоматической системой управления реактором TREAT и Управляющие стержни. В центр сердечника можно вставить тестовую сборку. Испытательная сборка представляет собой автономное транспортное средство, которое может содержать топливо или материалы для различных типов реакторов.[14] Эти испытательные сборки, также называемые испытательными автомобилями или испытательными контурами, могут имитировать условия легководный реактор, тяжеловодный реактор, жидкометаллический реактор на быстрых нейтронах, или реактор с газовым охлаждением.[15]

В некоторых экспериментах были предусмотрены условия для высокоскоростной видеозаписи эксперимента. такие как эти видео.

Годоскоп

TREAT имеет быстрые нейтроны годоскоп что коллимирует и обнаруживает быстрые нейтроны деления испускаемый экспериментальным образцом топлива.

Годоскоп TREAT состоит из переднего коллиматора, заднего коллиматора, группы детекторов, электроники для взаимодействия с детекторами и системы сбора данных. Коллиматор имеет 10 столбцов по 36 строк, которые выровнены по массиву (или массивам) из 360 детекторов. Годоскоп обеспечивает временное и пространственное разрешение движения топлива во время переходных процессов и измерение распределения топлива на месте до, во время и после эксперимента.[15][16] Один массив детекторов состоит из детекторов Hornyak Button.[17] Hornyak Button - это детектор быстрых нейтронов, который состоит из пленки ZnS, нанесенной на люцит, которые вместе образуют «кнопку». Кнопка прикреплена к фотоумножителю. Этот детектор показывает хорошую эффективность при обнаружении быстрых нейтронов на фоне тепловых нейтронов и гамма-излучения.[18]

Установка нейтронной радиографии

TREAT имеет установка нейтронной радиографии на западной стене реактора. Это позволяет проводить неразрушающий контроль экспериментальной испытательной сборки (или других материалов) длиной до 4 метров. TREAT может работать на установившемся уровне мощности до 120 кВт для производства нейтронов для радиографического оборудования.[19][2][14]

Системы

Приводы управляющих стержней

Механизмы привода управляющей тяги TREAT

TREAT имеет три блока приводных механизмов регулирующих стержней, стержни управления / отключения, стержни компенсации / отключения и переходные стержни. В каждой группе по 4 приводных механизма. Приводные механизмы находятся под реактором и поднимают регулирующие стержни из реактора для увеличения реактивности.[20] Эти блоки управляющих стержней расположены в два кольца. Внутреннее кольцо содержит четыре приводных механизма, тяги компенсации / отключения, с одной управляющей тягой для каждого механизма привода. Наружное кольцо имеет четыре приводных механизма управления / отключения и четыре приводных механизма переходных стержней. Механизмы управления / останова и привода переходных стержней имеют по два стержня управления для каждого механизма привода. Все стержни управления содержат B4C ядовитые секции. Приводные механизмы компенсации / останова и управления / останова имеют механический привод с ходовым винтом и используют пневматическое давление для поддержки функции аварийного останова. Четыре привода стержней переходных процессов имеют гидравлический привод и управляются системой автоматического управления реактором (ARCS) для управления переходными процессами.[21] Эти переходные стержни перемещаются со скоростью до 170 дюймов / сек при общем ходе в 40 дюймов (т.е. полный ход в 40 дюймов примерно за 0,24 секунды).[22]

Система отключения реактора

Система отключения реактора TREAT (RTS) предназначена для автоматического отключения реактора TREAT, если какой-либо из нескольких измеренных параметров превышает предварительно определенные уставки. В этой базовой функции TREAT RTS аналогичен Система защиты реактора (СЗР) на промышленной электростанции. Однако TREAT RTS отличается от RPS коммерческого предприятия во многих отношениях. Во-первых, RPS промышленной станции использует комбинационную логику (например, 2 из 3 или 2 из 4) каналов системы защиты, чтобы уменьшить вероятность непреднамеренного отключения реактора. TREAT RTS имеет 3 канала приборов для переходных процессов и 2 канала для контрольно-измерительных приборов устойчивого состояния. TREAT RTS отключит реактор, если какой-либо канал указывает на необходимость отключения. Поскольку TREAT не работает в течение длительного времени, использование комбинационной логики для уменьшения вероятности непреднамеренного отключения не требуется. Во-вторых, TREAT RTS имеет больше отключений, связанных с ядерными приборами, и меньше отключений, связанных с технологическим процессом, чем коммерческая установка. Например, коммерческие установки (PWR) могут иметь отключение на уровне парогенератора, потоке охлаждающей жидкости реактора или при потере нагрузки (отключение основного генератора или турбины). У TREAT не так много отключений, связанных с технологическим процессом, из-за относительно простых технологических систем.[23]

ОБРАБОТКА Перезагрузить

14 ноября 2017 года реактор TREAT впервые с 1994 года достиг критичности. Это было достигнуто на 12 месяцев раньше запланированного срока и на сумму около 20 миллионов долларов в рамках бюджета. Это важная веха на пути к испытаниям нового ядерного топлива, которые, как ожидается, начнутся в 2018 году.[24][25][26][27][28][29]

Завершение первого эксперимента с топливом

18 сентября 2018 года компания TREAT завершила первый эксперимент с небольшим образцом топлива легководного реактора.[30][31][32][33][34] Это было очень важной вехой для реактора TREAT и важным шагом на пути к одной из задач TREAT - валидации нового аварийного ядерного топлива для коммерческих электростанций. Высокопоставленный сенатор от Айдахо, сенатор Майк Крапо, зачитал приведенное ниже заявление в протоколе Конгресса.

ПРИЗНАНИЕ ПЕРЕЗАПУСКА ПЕРЕЗАПУСКА ОБЪЕКТА ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Мистер КРАПО. Господин президент, вместе с моими коллегами сенатором Джеймсом Ришем и представителем Майком Симпсоном, сегодня я хочу привлечь внимание к важному событию, которое происходит сегодня на территории Министерства энергетики США площадью 890 квадратных миль в Айдахо. Сегодня сотрудники Национальной лаборатории штата Айдахо, INL, провели первые эксперименты на установке для испытаний переходных реакторов TREAT почти за четверть века.

Национальная лаборатория Айдахо - это ведущая лаборатория нашей страны по исследованию, развитию и демонстрации ядерной энергии, место, где были построены и продемонстрированы 52 оригинальных ядерных реактора. Одним из таких реакторов была установка TREAT, которая работала с 1959 по 1994 год и оставалась полностью заправленной топливом в режиме ожидания. Переходные испытания фокусируются на испытаниях ядерного топлива в аварийных условиях. TREAT - один из самых мощных и гибких реакторов для испытаний на переходные процессы в мире.
После аварии на электростанции Фукусима-Дайичи в Японии 7 лет назад Конгресс поручил Министерству энергетики разработать реакторное топливо, которое могло бы лучше выдерживать аварийные условия. За 35 лет эксплуатации TREAT на реакторе было выполнено 6 604 пуска реактора и 2 884 переходных облучения. Учитывая эту историю, было больше смысла перезапустить установку, чем строить новый реактор. Это решение окупилось, когда 31 августа 2017 года программа возобновления переходного тестирования была завершена более чем на 1 год раньше запланированного срока и составила около 17 миллионов долларов в рамках бюджета.
Этот весьма успешный перезапуск на предприятии TREAT был отмечен в августе, когда совместная команда DOE-INL получила награду министра энергетики. Эта награда присуждается сотрудникам или подрядчикам DOE, добившимся значительных успехов. Это наивысшее неденежное внутреннее признание, которое может быть достигнуто в DOE. Министр энергетики США Рик Перри особо выделил усилия и эффективность группы перезапуска TREAT и признал важность объекта для ученых и инженеров в области ядерной энергетики, поскольку они работают над разработкой передовых ядерных топлив и реакторных технологий.
Поздравляем INL и DOE с перезапуском TREAT и возвращением в строй важного национального актива в усилиях по разработке усовершенствованных ядерных реакторов, столь жизненно важных для нашей экономики, окружающей среды и национальной безопасности.[35]

Внешние страницы

Сайт TREAT Национальной лаборатории Айдахо - https://transient.inl.gov/SitePages/Home.aspx

Национальная лаборатория Айдахо "360-градусный тур" по объекту TREAT - https://inl.gov/360-tour-map/#treat

Общая ссылка

Стейси, Сьюзан М. (2000) Доказательство принципа: история Национальной инженерной и экологической лаборатории Айдахо, 1949–1999. Правительственная печать США. С. 136, 268. ISBN 0160591856.

Конкретные ссылки

  1. ^ Келли, Джон Э .; Райт, Стивен Алан; Тикаре, Вина; Маклин, Хизер Дж. (Национальная лаборатория Айдахо; Парма, Эдвард Дж.; Питерс, Кертис Д.; Вернон, Милтон Э .; Пикард, Пол С. (2007-10-01). «Глобальное партнерство в области ядерной энергии поддерживает переходные испытания на ядерных объектах Сандианской национальной лаборатории: планирование и варианты инфраструктуры объекта». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  2. ^ а б «Технология быстрых реакторов - реакторы, спроектированные / построенные Аргоннской национальной лабораторией». www.ne.anl.gov. Получено 2015-08-21.
  3. ^ «Информационный бюллетень INL - Испытательная установка реактора переходных режимов». Получено 2015-07-25.
  4. ^ «Айдахо возвращает к жизни ядерный испытательный реактор». Ассошиэйтед Пресс. Ассошиэйтед Пресс. 5 октября 2014 г.. Получено 7 августа 2015.
  5. ^ РАМЗЕТ, ЛЮК (3 октября 2014 г.). «Возвращение к жизни испытательного ядерного реактора в INL». Почтовый регистр (Айдахо-Фолс, штат ID).
  6. ^ «Министерство энергетики выдает вывод об отсутствии значительного воздействия для экологической оценки на возобновление переходных испытаний ядерного топлива и материалов в Национальной лаборатории Айдахо». Министерство энергетики США, Управление ядерной энергии, Инициативы, Операции на ядерных объектах. Получено 26 июля 2015.
  7. ^ «Возобновление переходного тестирования». Министерство энергетики США, Управление ядерной энергии, Инициативы, Операции на ядерных объектах. Получено 26 июля 2015.
  8. ^ «ОБРАБОТАТЬ перезапуск реактора». Союз Снейк Ривер. Получено 7 августа 2015.
  9. ^ Баллард, Дороти (2014-10-07). «ОБРАЩАЙТЕСЬ к открытию ядерного реактора после 20 лет бездействия». PennEnergy. PennWell. Получено 25 июля 2015.
  10. ^ «Разработка топлива для легководных реакторов с повышенной устойчивостью к авариям - отчет для Конгресса». США DOE. Получено 10 октября 2015.
  11. ^ Грегуар, Тим (август 2016). «Актуальное совещание« Ядерное топливо и конструкционные материалы 2016 ». Ядерные новости. Американское ядерное общество, корпорация. 59 (9): 123. ISSN 0029-5574.
  12. ^ Хит, Брэдли К. «Параметрические тепловые модели испытательной установки переходного реактора (TREAT)». Министерство энергетики США. Получено 8 августа 2015.
  13. ^ а б Окрент, Д .; Dickerman, C.E .; Gasidlo, J .; О'Ши, Д. М .; Schoeberle, D. F. (1960-09-01). "Реакторная кинетика испытательной установки переходного реактора (TREAT)". OSTI 4117807. АНЛ-6174. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  14. ^ а б Кармак, Джон. «Будущие переходные испытания перспективных видов топлива». Министерство энергетики США. Получено 8 августа 2015.
  15. ^ а б КРОУФОРД, округ Колумбия; SWANSON, R.W .; WRIGHT, A.E .; HOLTZ, R.E. "RIA ИСПЫТАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕХОДНОГО РЕАКТОРА ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ" (PDF). Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). Получено 2 сентября 2015.
  16. ^ Rhodes, E .; ДеВолпи, А .; Fink, C .; Стэнфорд, Дж .; Pecina, R .; Travis, D .; Каш Р. "ЛЕЧЕНИЕ БЫСТРОНЕЙТРОННЫМ ГОДОСКОПОМ: УЛУЧШЕНИЯ ВО ВРЕМЕНИ И МАССОВОГО РАЗРЕШЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ТОПЛИВА". США DOE. OSTI 6786663. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  17. ^ ДеВолпи, А .; Fink, C.L .; Marsh, G.E .; Rhodes, E.A .; Стэнфорд, Г.С. (1980). ГОДОСКОП БЫСТРО НЕЙТРОНОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ: МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ ТОПЛИВА. Аргоннская национальная лаборатория. OSTI 1130757. Получено 18 октября 2015.
  18. ^ Хорняк, В. Ф. (1951-10-17). "Детектор быстрых нейтронов". OSTI 4396836. Получено 2015-10-18. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  19. ^ Дженсен, Шон Р. (ORCID: 0000000213654551); Э. Крафт, д-р Аарон (ORCID: 0000000270923826) (02.09.2018). "Реактивация программы нейтронной радиографии установки для испытаний реактора переходных процессов (TREAT)". OSTI 1484514. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  20. ^ Бесс, Джон Даррелл; ДеХарт, Марк Дэвид (2015-10-01). «Базовая оценка лечения для моделирования и анализа потребностей». Национальная лаборатория Айдахо (INL), Айдахо-Фолс, штат Айдахо (США). Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  21. ^ Lipinski, W. C .; Brookshier, W. K .; Берроуз, Д. Р .; Lenkszus, F. R .; Макдауэлл, У. П. (1 января 1985 г.). «Система управления и защиты реактора TREAT». OSTI 6350642. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  22. ^ Wade, D.C .; Bhattacharyya, S.K .; Lipinski, W. C .; Стоун, К. К. (1 января 1982 г.). «Проект активной зоны модернизированного реактора очистки». Аргоннская национальная лаборатория, Иллинойс (США). Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  23. ^ Lenkszus, F. R .; Бухер, Р. Г. (1984-01-01). «Микропроцессорный тестер для системы аварийного отключения реактора модернизации». OSTI 6120836. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  24. ^ «Национальная лаборатория Министерства энергетики США возобновляет эксплуатацию реактора переходных режимов». Energy.gov. Получено 2017-12-01.
  25. ^ Энергетика, Департамент. «Перезапуск испытательного реактора в Национальной лаборатории Айдахо». Получено 2017-12-01.
  26. ^ «США перезапускают ядерный испытательный центр в Айдахо через 23 года | Круглосуточные новости Талсы, погода и движение транспорта». КРМГ Радио. Получено 2017-12-01.
  27. ^ «США перезапускают ядерный испытательный центр TREAT в Айдахо через 23 года». www.elp.com. Получено 2017-12-01.
  28. ^ «США перезапускают уникальный испытательный реактор - Nuclear Engineering International». www.neimagazine.com. Получено 2017-12-01.
  29. ^ «Испытательный реактор США возобновляет работу». www.world-nuclear-news.org. Получено 2017-12-01.
  30. ^ "Реактор TREAT компании INL успешно завершил первый эксперимент с топливом | INL". www.inl.gov. Получено 2018-10-28.
  31. ^ «Национальная лаборатория Айдахо завершила первый эксперимент с топливом на реакторе переходных режимов в США». Energy.gov. Получено 2018-10-28.
  32. ^ [email protected], НАТАН БРАУН. «Испытательный реактор INL возрожден первым за десятилетия экспериментом». Журнал штата Айдахо. Получено 2018-10-28.
  33. ^ «Перезапущенный реактор в США завершил первое испытание топлива - World Nuclear News». www.world-nuclear-news.org. Получено 2018-10-28.
  34. ^ Писатель, Персонал (2018-09-19). «Реактор TREAT проводит первый эксперимент с топливом». KIFI. Получено 2018-10-28.
  35. ^ "Запись Конгресса". www.congress.gov. Получено 2018-10-28.