NRX - NRX
NRX (National Research Experimental) war ein schwerwassermoderierter , leicht wassergekühlter Kernforschungsreaktor der Canadian Chalk River Laboratories , der 1947 mit einer Nennleistung von 10 MW (thermisch) in Betrieb genommen wurde und auf anstieg Bis zum Jahr 1954 waren es 42 MW. Zum Zeitpunkt des Baus war es Kanadas teuerste Wissenschaftsanlage und der leistungsstärkste Kernforschungsreaktor der Welt. NRX war sowohl hinsichtlich seiner Wärmeabgabe als auch der Anzahl der erzeugten freien Neutronen bemerkenswert . Wenn ein Kernreaktor in Betrieb ist seine nukleare Kettenreaktion erzeugt viele freien Neutronen, und in den späten 1940er Jahren war NRX die intensivste Neutronenquelle der Welt.
NRX erlebte am 12. Dezember 1952 einen der weltweit ersten größeren Reaktorunfälle. Der Reaktor wurde am 22. Juli 1947 vom National Research Council of Canada in Betrieb genommen und kurz vor dem Unfall von 1952 von Atomic Energy of Canada Limited (AECL) übernommen. Der Unfall wurde beseitigt und der Reaktor innerhalb von zwei Jahren neu gestartet. NRX war 45 Jahre lang in Betrieb und wurde am 30. März 1993 endgültig stillgelegt. Derzeit wird es am Standort der Chalk River Laboratories stillgelegt.
NRX war der Nachfolger von Kanadas erstem Reaktor, ZEEP . Da die Lebensdauer eines Forschungsreaktors nicht sehr lang sein sollte, wurde 1948 mit dem Bau einer Nachfolgeeinrichtung begonnen, des National Research Universal-Reaktors , der 1957 kritisch wurde.
Design
Ein mit schwerem Wasser moderierter Reaktor wird von zwei Hauptprozessen gesteuert. Erstens verlangsamt ( mildert ) das Wasser die Neutronen, die durch Kernspaltung erzeugt werden, und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die hochenergetischen Neutronen weitere Spaltreaktionen verursachen. Zweitens absorbieren Steuerstäbe Neutronen und stellen den Leistungspegel ein oder schalten den Reaktor im normalen Betrieb ab. Durch Einsetzen der Kontrollstäbe oder Entfernen des Schwerwassermoderators kann die Reaktion gestoppt werden.
Der NRX-Reaktor enthielt eine Calandria, ein versiegeltes vertikales zylindrisches Aluminiumgefäß mit einem Durchmesser von 8 m und einer Höhe von 3 m. Das Kerngefäß enthielt etwa 175 vertikale Rohre mit einem Durchmesser von sechs Zentimetern in einem sechseckigen Gitter, 14.000 Liter schweres Wasser und Heliumgas , um Luft zu verdrängen und Korrosion zu verhindern . Der Wasserstand im Reaktor kann angepasst werden, um den Leistungspegel einzustellen. In den vertikalen Rohren saßen Brennelemente oder experimentelle Gegenstände, die von Luft umgeben waren. Dieser Entwurf war ein Vorläufer der CANDU- Reaktoren.
Die Brennelemente enthielten Brennstäbe mit einer Länge von 3,1 m, einem Durchmesser von 31 mm und einem Gewicht von 55 kg, die Uranbrennstoff enthielten und mit Aluminium ummantelt waren. Um das Brennelement herum befand sich ein Aluminium- Kühlmittelrohr , durch das bis zu 250 Liter Kühlwasser aus dem Ottawa-Fluss pro Sekunde flossen. Zwischen der Kühlmittelhülle und den Kalandrien wurde ein Luftstrom von 8 kg / Sekunde aufrechterhalten.
Zwölf der vertikalen Rohre enthielten Kontrollstäbe aus Borcarbidpulver in Stahlrohren. Diese könnten angehoben und abgesenkt werden, um die Reaktion zu steuern, wobei sieben eingefügte ausreichend sind, um genügend Neutronen zu absorbieren, so dass keine Kettenreaktion stattfinden kann. Die Stäbe wurden von Elektromagneten gehalten , so dass ein Stromausfall dazu führte, dass sie in die Röhren fielen und die Reaktion beendeten. Ein pneumatisches System könnte Luftdruck von oben verwenden, um sie schnell in den Reaktorkern zu drücken, oder von unten, um sie langsam von diesem anzuheben. Vier davon wurden als Schutzbank bezeichnet, während die anderen acht in einer automatischen Reihenfolge gesteuert wurden. Zwei Drucktasten auf der Hauptplatte im Kontrollraum aktivierten Magnete, um die Stangen gegen das pneumatische System abzudichten, und der Druckknopf, um das pneumatische Einführen der Stangen in den Kern zu bewirken, befand sich einige Fuß entfernt.
Geschichte
NRX war eine Zeit lang der leistungsstärkste Forschungsreaktor der Welt und hat Kanada an die Spitze der Physikforschung gebracht. NRX entstand aus einer Zusammenarbeit zwischen Großbritannien , den USA und Kanada im Zweiten Weltkrieg und war ein Mehrzweckforschungsreaktor, mit dem neue Isotope, Testmaterialien und Brennstoffe entwickelt und Neutronenstrahlungsstrahlen erzeugt wurden, die auf dem Gebiet der Blüte zu einem unverzichtbaren Werkzeug wurden der Physik der kondensierten Materie .
Das kernphysikalische Design von NRX ging aus dem "Montreal Laboratory" des kanadischen National Research Council hervor , das während des Zweiten Weltkriegs an der Universität von Montreal eingerichtet wurde, um ein Team kanadischer, britischer und anderer europäischer Wissenschaftler in streng geheime Schwerwasserreaktoren einzubeziehen Forschung. Als die Entscheidung getroffen wurde, den NRX in den heutigen Chalk River Laboratories zu bauen , wurde das detaillierte technische Design an die kanadische Defense Industries Limited (DIL) vergeben, die den Bau an Fraser Brace Ltd. vergab.
1994 erhielt Dr. Bertram Brockhouse für seine Arbeit in den 1950er Jahren am NRX den Nobelpreis für Physik , mit dem die im Bereich der Neutronenstreuung für die Forschung an kondensierter Materie verwendeten Detektions- und Analysetechniken weiterentwickelt wurden.
Der auf diesem Entwurf basierende CIRUS-Reaktor wurde in Indien gebaut. Es wurde letztendlich zur Herstellung von Plutonium für den Atomtest der Operation Smiling Buddha in Indien verwendet .
Es wird behauptet, dass der Begriff "Rohöl" ursprünglich für "Chalk River Unidentified Deposit" stand, um die radioaktive Ablagerung zu beschreiben, die sich auf internen Reaktorkomponenten aufbaut und erstmals in der NRX-Anlage beobachtet wurde. Crud ist seitdem ein gängiger Ausdruck für "Korrosionsbedingte nicht identifizierte Ablagerungen" und ähnliche Ausdrücke und wird häufig ohne Bezug zur Chalk River-Pflanze verwendet.
Unfall
Am 12. Dezember 1952 erlitt der NRX-Reaktor aufgrund von Bedienungsfehlern und mechanischen Problemen in den Absperrsystemen einen teilweisen Zusammenbruch . Zu Testzwecken wurden einige der Rohre von der Hochdruckwasserkühlung getrennt und über Schläuche mit einem temporären Kühlsystem verbunden, und eines wurde nur durch Luftstrom gekühlt.
Bei Tests mit geringer Leistung und geringem Kühlmittelfluss durch den Kern bemerkte der Supervisor, dass mehrere Steuerstangen aus dem Kern gezogen wurden, und fand einen Bediener im Keller, der pneumatische Ventile öffnete. Falsch geöffnete Ventile wurden sofort geschlossen, aber einige der Steuerstangen drangen nicht wieder in den Kern ein und blieben in fast zurückgezogenen Positionen stecken, aber immer noch niedrig genug, damit ihre Statusleuchten sie als abgesenkt anzeigen. Aufgrund einer Fehlkommunikation zwischen dem Supervisor und dem Bediener des Kontrollraums wurden falsche Tasten gedrückt, als der Supervisor nach dem Absenken der Kontrollstangen in den Kern fragte. Anstatt die zurückgezogenen Steuerstäbe gegen das pneumatische System abzudichten, wurde die Sicherungsbank von vier Steuerstäben aus dem Kern herausgezogen. Der Bediener bemerkte, dass der Leistungspegel exponentiell anstieg, sich alle 2 Sekunden verdoppelte, und löste den Reaktor aus. Drei der Schutzsteuerstangen wurden jedoch nicht in den Kern eingeführt, und die vierte benötigte ungewöhnlich lange Zeit, etwa 90 Sekunden, um zurückzurutschen, während die Leistung weiter anstieg. Nach nur 10 Sekunden wurden 17 MW erreicht. Das Kühlwasser kochte in den Rohren, die mit dem temporären Kühlsystem verbunden waren, und einige von ihnen brachen; Der positive Hohlraumkoeffizient des Reaktors führte zu einer noch höheren Leistungssteigerungsrate. Ungefähr 14 Sekunden später wurden Ventile geöffnet, um das schwere Wasser aus den Kalandrien abzulassen. Da dies einige Zeit in Anspruch nahm, stieg die Leistung für weitere 5 Sekunden an, erreichte einen Höchstwert von 80 MW und ging dann mit abnehmendem Moderatorpegel zurück und lag 25 Sekunden später bei Null. In der Zwischenzeit schmolzen einige Brennelemente und die Calandria wurde an mehreren Stellen durchbohrt. Helium trat aus und Luft wurde ins Innere gesaugt. Wasserstoff und andere durch Hochtemperaturreaktion von Metallen mit Kühlwasser entwickelten Gase und 3-4 Minuten später Sauerstoff - Wasserstoff in dem calandria explodierte. Während des Vorfalls wurden einige gasförmige Spaltprodukte in die Atmosphäre abgelassen, und schweres Wasser in den Kalandrien war mit dem Kühlwasser und den Spaltprodukten kontaminiert.
Um die abfallende Wärme abzuleiten , wurde das Wasserkühlsystem in Betrieb gehalten und es trat kontaminiertes Kühlmittel auf den Boden aus. In den nächsten Tagen wurden etwa 10 Kilocuries (400 TBq ) radioaktives Material, das in etwa 4000 m 3 Wasser enthalten war, in den Keller des Reaktorgebäudes abgeladen.
Die Aufräumarbeiten auf dem Gelände erforderten mehrere Monate Arbeit, die teilweise von 150 Mitarbeitern der US Navy durchgeführt wurden, die in der Region trainiert hatten, einschließlich des zukünftigen US-Präsidenten Jimmy Carter . Der irreparabel beschädigte NRX- Reaktorkern und die Calandria wurden entfernt und vergraben, und ein verbesserter Ersatz wurde installiert. Der überholte Reaktor war innerhalb von zwei Jahren wieder in Betrieb.
Die bei dem Unfall von 1952 gewonnenen Erkenntnisse haben das Gebiet der Reaktorsicherheit erheblich erweitert, und die darin hervorgehobenen Konzepte (Vielfalt und Unabhängigkeit der Sicherheitssysteme, garantierte Abschaltfähigkeit, Effizienz der Mensch-Maschine-Schnittstelle ) wurden zu Grundlagen des Reaktordesigns.
Siehe auch
Verweise
Externe Links
- Jedicke, Peter (1989). "Der NRX-Vorfall" . London : Fanshawe College .
- "Reaktorunfälle" . Georgia State University .
- Whitlock, Jeremy . "Canadian Nuclear FAQ" .
Koordinaten : 46 ° 03'06 "N 77 ° 21'49" W. /. 46.05167 ° N 77.36361 ° W.