Argus (reaktor)

Argus  er en forsknings- og industriel homogen atomreaktor for saltopløsninger . Hovedformålet er fremstilling af isotoper fra uranfissionsprodukter, såsom molybdæn-99 .

Udvikler og producent NPO Krasnaya Zvezda . Den eneste reaktor i drift drives på Kurchatov-instituttet . [1] [2] [3] For 2019 er byggeriet i gang, og flere er planlagt.

Historie

Med det formål at analysere geologiske prøver blev en meget enkel, billig, sikker og kompakt reaktor udviklet i USSR . [3] Det var planlagt at bygge et helt netværk af sådanne reaktorer i hele landet. Imidlertid blev der kun bygget to reaktorer: den første referencereaktor på Kurchatov-instituttet i Moskva, den anden blev bygget i Dushanbe (nu Tadsjikistan ).

Reaktoren på Kurchatov Instituttet blev lanceret i 1981. [4] I 2007 blev der arbejdet på at forlænge levetiden. I 2014 blev reaktoren skiftet fra højberiget uran til lavberiget uran.

Reaktoren i Tadsjikistan blev bygget på tidspunktet for Sovjetunionens sammenbrud, men blev ikke lanceret. Den 14. januar 2016 godkendte Tadsjikistans regering et program for restaurering og yderligere brug af denne reaktor. [5] Reaktoren vil blive brugt til at fremstille molybdæn-99- isotopen til medicinske formål. I 2017 underskrev Rosatom og Videnskabsakademiet i Republikken Tadsjikistan en aftale om samarbejde inden for fredelig brug af atomenergi. [6] Det antages, at inden for rammerne af samarbejdet for 35 millioner USD i 2020 vil Tajik Argus blive genoprettet. [2] [3]

To reaktorer "Argus-M" til produktion af medicinske isotoper formodes at blive bygget på stedet for Federal State Unitary Enterprise "RFNC-VNIIEF" i Sarov ( Nizjny Novgorod-regionen , Rusland ). [2] I 2017 og 2018 afholdt Rosatom og byadministrationen offentlige høringer om byggeplanerne. [7] [8] Et større onkologisk center er planlagt til at blive bygget i nærheden. [9] Fra februar 2019 er processen med at skaffe statslig miljøekspertise til driften af ​​anlægget i gang. [10] Pladsen, kommunikations- og hjælpefaciliteter er forberedt. Efter at have modtaget ekspertisen påbegyndes byggeriet af reaktorbygningen.

Planer er ved at blive udviklet for opførelsen af ​​Argus-M-reaktoren i Sydafrika på stedet for South African Atomic Energy Corporation (NECSA) i Pelindaba. I 2012 blev der underskrevet en hensigtsprotokol, og i 2016 blev der underskrevet en aftale om design af et kompleks baseret på en opløsningsreaktor. [11] [12] Reaktoren vil blive brugt til at fremstille isotopen Molybdæn-99 til medicinske formål. For 2017 arbejdes der på projektet. [13] Arbejdet udføres af JSC State Specialized Design Institute (en del af Rosatoms videnskabelige afdeling).

Konstruktion

Reaktoren er en rustfri ståltank fyldt med 22 liter af en vandig opløsning af uranylsulfat UO 2 SO 4 . Opløsningscirkulationen er naturlig, driftstemperatur ~ 80 °C. [1] Det samlede indhold af uran-235 er omkring 2 kg. Tanken afkøles af en spole nedsænket i brændstofopløsningen. Der er tre bor kontrolstænger i kernen. Tanken er omgivet af en grafitneutronreflektor og anbragt i en ca. meter tyk betonbeholder . Der er tre kanaler til bestråling af prøver i reaktoren: en i midten med en fluens på 1012 neutroner /cm*sek og to perifere kanaler. Driftsreaktorens varmeafgivelse er ca. 20 kW.

Reaktoren er udstyret med et system til at fange ilt og brint dannet under radiolysen af ​​vand i kernen. [1] [3]

Nybyggede versioner af Argus-M-reaktoren involverer at øge volumenet af opløsningen til 28 liter, øge effekten til 50 kW og bruge lavt beriget uran. [2] [3] NPO Krasnaya Zvezda (en afdeling af Rosatom ) er designer og producent af den nye version af reaktoren .

Reaktoren tillader brugen af ​​brændstof med forskellig berigelse i uran-235 . [1] Når du bruger uran med lav berigelse, skal du øge koncentrationen af ​​uran i opløsning. Berigelsen af ​​den russiske reaktor er på 90%; til eksport vil berigelse ikke overstige 20% blive brugt til at overholde internationale aftaler. Tankning i eksportversionen af ​​reaktoren formodes at ske en gang hvert 10. år.

Sikkerhed

Reaktoren er selvregulerende, har en naturlig sikkerhed. [1] [3] Efterhånden som temperaturen stiger , falder reaktiviteten , så hvis reaktoren varmes op uden sanktion, vil den lukke sig selv ned. Vand i opløsningen er en moderator, derfor, når opløsningen koger, aftager nedsættelsen af ​​neutroner, og reaktoren dæmpes.

Reaktorens termiske effekt er 20 kW. Resterende varmeafgivelse umiddelbart efter nedlukningen er 1300 W, og efter en time falder den til 300 W, hvilket er utilstrækkeligt til termisk skade på reaktoren selv med et fuldstændigt tab af tvungen køling. På grund af den lave effekt er udbrændingen ubetydelig (0,5 gram uran forbruges i et år med kontinuerlig drift), så reaktoren kan fungere uden brændstoftankning i årtier.

For at forhindre frigivelse af radioaktivitet uden for kernen holdes trykket inde i reaktoren under atmosfærisk tryk [1] .

Reaktorens sanitære zone er 50 meter. [3]

Ansøgning

Neutronaktiveringsanalyse

Under konstruktionen skulle reaktoren bruges som en kilde til neutroner til neutronaktiveringsanalyse af geologiske prøver. [1] [3]

Isotopproduktion

I 90'erne faldt efterspørgslen efter kemisk analyse af geologiske prøver, og reaktoren blev brugt til andre formål, for eksempel til fremstilling af kunstige radioaktive isotoper. [1] [3] Primært til fremstilling af molybdæn-99 til medicinske diagnostiske formål. Den nuværende efterspørgsel efter denne isotop overstiger 10.000 Ci om ugen. [2]

Fordelen ved opløsningsreaktorer er den teoretisk høje uraneffektivitet i produktionen af ​​kortlivede isotoper fra uranfissionsfragmenter. [1] I en konventionel heterogen reaktor fremstilles ekstraherbare kortlivede isotoper i specielle mål. Måluranet adskilles fra reaktorbrændstoffet for teknologisk bekvemmelighed. Samtidig kan kortlivede isotoper produceret i brændstofuran ikke økonomisk effektivt udvindes og bruges. Desuden bruges selv måluranet kun for brøkdele af en procent på grund af den korte bestrålingskampagne i produktionen af ​​kortlivede målisotoper. I en opløsningsreaktor kan den producerede isotop kontinuerligt ekstraheres fra hele kernens volumen. Derfor er isotopproduktionseffektiviteten i form af uran og kraft cirka to størrelsesordener højere end i heterogene reaktorer. Derfor gør konceptet med opløsningsreaktorer med kontinuerlig ekstraktion af målisotopen direkte fra brændselsopløsningen det muligt at opnå betydelige mængder af isotoper selv i laveffektreaktorer med en lille uranbelastning. Derfor er Argus' kapacitet til fremstilling af kortlivede isotoper fra uranfissionsfragmenter omtrent lig med kapaciteten i en heterogen reaktor med en kapacitet på titusvis af megawatt. Samtidig er omkostningerne ved at bygge og drive en sådan reaktor og et radiokemisk kompleks mange gange højere end prisen på Argus. [2]

Hovedproblemet er den kontinuerlige udvinding af målisotopen fra en meget aktiv opløsning, der er forurenet med fissionsfragmenter. På nuværende tidspunkt er der udviklet en teknologi til at udvinde molybdæn-99 og strontium-89 fra en opløsning. Der er et projekt for et kompleks af to homogene opløsningsreaktorer med en kapacitet på 50 kW hver med en årlig kapacitet til produktion af 20 tusind Ci molybdæn-99 og 250 Ki strontium-89 [14] [1] .

Noter

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vladimir Pavshuk: der ville være et ønske . Hentet 2. august 2012. Arkiveret fra originalen 12. april 2012. (ubestemt)
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Argus-type løsningsreaktoren er i stand til at gøre den medicinske isotop 99Mo tilgængelig og billig . Hentet 9. februar 2018. Arkiveret fra originalen 15. februar 2018. (ubestemt)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 årvågen vagt i Rosatoms tjeneste . Dato for adgang: 10. februar 2018. Arkiveret fra originalen 10. februar 2018. (ubestemt)
4. ↑ Argus forskningsreaktor . Hentet 2. juli 2019. Arkiveret fra originalen 2. juli 2019. (ubestemt)
5. ↑ Tadsjikistan vil genoprette og opsende Argus-atomreaktoren . Arkiveret fra originalen den 20. december 2016. Hentet 16. december 2016.
6. ↑ Atomreaktor "Argus" i Tadsjikistan vil blive genoplivet til fredelige formål . Hentet 9. februar 2018. Arkiveret fra originalen 9. februar 2018. (ubestemt)
7. ↑ Kirill Astashov. Sarov - Springfield . Prickly Sarov . sarov.info (23. juli 2017). Hentet 27. juli 2017. Arkiveret fra originalen 26. juli 2017. (Russisk)
8. ↑ VNIIEF nyheder . Hentet 10. november 2018. Arkiveret fra originalen 11. november 2018. (ubestemt)
9. ↑ Et onkologisk center til 8 milliarder rubler er planlagt til at blive bygget nær Nizhny Novgorod . Hentet 10. november 2018. Arkiveret fra originalen 11. november 2018. (ubestemt)
10. ↑ Molybdæn-99-produktion skal startes i Sarov i 2020 til cancerdiagnostik . Hentet 2. juli 2019. Arkiveret fra originalen 2. juli 2019. (ubestemt)
11. ↑ Rusatom Overseas og Atomic Energy Corporation of South Africa underskrev et aftalememorandum . Hentet 9. februar 2018. Arkiveret fra originalen 8. maj 2018. (ubestemt)
12. ↑ JSC GSPI underskrev en aftale med JSC Rusatom Solution Reactors om udvikling af et projekt for et radiokemisk kompleks til produktion af molybdæn-99 baseret på forskningsopløsningsreaktorer på stedet for Nesca Soc Ltd (Pelindaba, Sydafrika) . Hentet 9. februar 2018. Arkiveret fra originalen 17. februar 2018. (ubestemt)
13. ↑ 07/02/2018 Nye produkter fra Rosatom . Hentet 9. februar 2018. Arkiveret fra originalen 9. februar 2018. (ubestemt)
14. ↑ Arkiveret kopi . Hentet 2. august 2012. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)