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
правитьНейтроны, 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
правитьИсследовательские 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
правитьМеждународное 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
правитьХотя 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
правитьПолный 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[англ.] | 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