| Argus | |
|---|---|
| Typ reaktoru | Homogenní v solných roztocích |
| Účel reaktoru | Aktivační analýza, produkce izotopů |
| Technické specifikace | |
| chladicí kapalina | Voda |
| Tepelný výkon | 20 kW |
| Elektrická energie | Ne |
| Rozvoj | |
| Vědecká část | RRC KI |
| Konstrukce a provoz | |
| Start | 1981 |
| Vykořisťování | 1981 - současnost |
| Reaktory postavené | 2 |
Argus je výzkumný a průmyslový homogenní jaderný reaktor na solné roztoky . Hlavním účelem je výroba izotopů z produktů štěpení uranu, jako je molybden-99 .
Vývojář a výrobce NPO Krasnaya Zvezda . Jediný fungující reaktor je provozován v Kurchatovově institutu . [1] [2] [3] Na rok 2019 probíhá výstavba a plánuje se několik dalších.
Pro účely analýzy geologických vzorků byl v SSSR vyvinut velmi jednoduchý, levný, bezpečný a kompaktní reaktor . [3] Plánovalo se vybudovat celou síť takových reaktorů po celé zemi. Postaveny však byly pouze dva reaktory: první referenční reaktor v Kurčatovově institutu v Moskvě, druhý byl postaven v Dušanbe (nyní Tádžikistán ).
Reaktor v Kurchatovově institutu byl spuštěn v roce 1981. [4] V roce 2007 byly provedeny práce na prodloužení životnosti. V roce 2014 byl reaktor převeden z vysoce obohaceného uranu na nízko obohacený uran.
Reaktor v Tádžikistánu byl postaven v době rozpadu SSSR, ale nebyl spuštěn. Dne 14. ledna 2016 schválila vláda Tádžikistánu program obnovy a dalšího využití tohoto reaktoru. [5] Reaktor bude sloužit k výrobě izotopu molybdenu-99 pro lékařské účely. V roce 2017 podepsal Rosatom a Akademie věd Republiky Tádžikistán Dohodu o spolupráci v oblasti mírového využívání atomové energie. [6] Předpokládá se, že v rámci spolupráce za 35 milionů USD do roku 2020 bude Tádžický Argus obnoven. [2] [3]
Dva reaktory "Argus-M" pro výrobu lékařských izotopů mají být postaveny v areálu Federálního státního jednotného podniku "RFNC-VNIIEF" v Sarově ( Nižnij Novgorod , Rusko ). [2] V letech 2017 a 2018 uspořádal Rosatom a vedení města veřejná slyšení o plánech výstavby. [7] [8] V blízkosti se plánuje výstavba významného onkologického centra. [9] Od února 2019 probíhá proces získávání státní ekologické expertizy pro provoz zařízení. [10] Místo, komunikace a pomocná zařízení jsou připravena. Po obdržení expertizy bude zahájena stavba budovy reaktoru.
Připravují se plány na výstavbu reaktoru Argus-M v Jižní Africe v areálu Jihoafrické společnosti pro atomovou energii (NECSA) v Pelindabě. V roce 2012 byl podepsán protokol o záměru a v roce 2016 byla podepsána dohoda o návrhu komplexu založeného na reaktoru řešení. [11] [12] Reaktor bude sloužit k výrobě izotopu molybdenu-99 pro lékařské účely. Pro rok 2017 se na projektu pracuje. [13] Práce provádí Státní specializovaný projektový ústav JSC (součást vědecké divize Rosatomu).
Reaktor je nádrž z nerezové oceli naplněná 22 litry vodného roztoku uranylsulfátu UO2S04 . Cirkulace roztoku je přirozená, provozní teplota ~ 80 °C. [1] Celkový obsah uranu-235 je asi 2 kg. Nádrž je chlazena spirálou ponořenou v palivovém roztoku. V jádře jsou tři bórové regulační tyče. Nádrž je obklopena grafitovým neutronovým reflektorem a umístěna v betonovém kontejnmentu o tloušťce asi metr. V reaktoru jsou tři kanály pro ozařování vzorků: jeden ve středu s fluencem 10 12 neutronů/cm*s a dva periferní kanály. Odvod tepla pracujícího reaktoru je asi 20 kW.
Reaktor je vybaven systémem pro zachycování kyslíku a vodíku vznikajícího při radiolýze vody v aktivní zóně. [1] [3]
Nově postavené verze reaktoru Argus-M zahrnují zvýšení objemu roztoku na 28 litrů, zvýšení výkonu na 50 kW a použití nízko obohaceného uranu. [2] [3] NPO Krasnaya Zvezda (divize Rosatomu ) je konstruktérem a výrobcem nové verze reaktoru .
Reaktor umožňuje použití paliva různého obohacení uranu -235 . [1] Při použití uranu s nízkým obohacením zvyšte koncentraci uranu v roztoku. Obohacení ruského reaktoru je 90 %, pro export bude použito obohacení maximálně 20 %, aby byly splněny mezinárodní dohody. Tankování v exportní verzi reaktoru se předpokládá jednou za 10 let.
Reaktor je samoregulační, má přirozenou bezpečnost. [1] [3] Jak teplota stoupá , reaktivita klesá , takže pokud je reaktor zahřátý bez povolení, sám se vypne. Voda v roztoku je moderátor, proto když se roztok vaří, zpomalování neutronů se snižuje a reaktor je umlčen.
Tepelný výkon reaktoru je 20 kW. Uvolnění zbytkového tepla ihned po odstavení je 1300 W a po hodině klesne na 300 W, což je nedostatečné pro tepelné poškození reaktoru i při úplné ztrátě nuceného chlazení. Vzhledem k nízkému výkonu je vyhoření zanedbatelné (za rok nepřetržitého provozu se spotřebuje 0,5 gramu uranu), takže reaktor může fungovat bez doplňování paliva desítky let.
Aby se zabránilo úniku radioaktivity vně aktivní zóny, je tlak uvnitř reaktoru udržován pod atmosférickým tlakem [1] .
Sanitární zóna reaktoru je 50 metrů. [3]
Reaktor měl být při výstavbě využíván jako zdroj neutronů pro neutronovou aktivační analýzu geologických vzorků. [1] [3]
V 90. letech klesla poptávka po chemických rozborech geologických vzorků a reaktor sloužil k jiným účelům, například k výrobě umělých radioaktivních izotopů. [1] [3] Primárně pro výrobu molybdenu-99 pro lékařské diagnostické účely. Současná poptávka po tomto izotopu přesahuje 10 000 Ci za týden. [2]
Výhodou roztokových reaktorů je teoreticky vysoká účinnost uranu při výrobě izotopů s krátkou životností z fragmentů štěpení uranu. [1] V běžném heterogenním reaktoru se ve speciálních terčích vyrábějí extrahovatelné izotopy s krátkou životností. Cílový uran je z technologického hlediska oddělen od paliva reaktoru. Zároveň izotopy s krátkou životností produkované v palivovém uranu nelze ekonomicky efektivně těžit a využívat. Navíc i cílový uran se používá pouze pro zlomky procent kvůli krátké ozařovací kampani při výrobě cílových izotopů s krátkou životností. V roztokovém reaktoru lze vyrobený izotop kontinuálně extrahovat z celého objemu aktivní zóny. Proto je efektivita produkce izotopů z hlediska uranu a výkonu přibližně o dva řády vyšší než v heterogenních reaktorech. Koncepce roztokových reaktorů s kontinuální extrakcí cílového izotopu přímo z palivového roztoku proto umožňuje získat významná množství izotopů i v nízkovýkonových reaktorech s malým zatížením uranu. Schopnosti Argusu pro produkci izotopů s krátkou životností z fragmentů štěpení uranu se proto přibližně rovnají schopnostem heterogenního reaktoru o kapacitě desítek megawattů. Náklady na stavbu a provoz takového reaktoru a radiochemického komplexu přitom mnohonásobně převyšují cenu Argusu. [2]
Hlavním problémem je kontinuální extrakce cílového izotopu z vysoce aktivního roztoku kontaminovaného štěpnými fragmenty. V současné době byla vyvinuta technologie pro extrakci molybdenu-99 a stroncia-89 z roztoku. Existuje projekt na komplex dvou reaktorů s homogenním roztokem o výkonu 50 kW každý s roční kapacitou pro výrobu 20 tisíc Ci molybdenu-99 a 250 Ki stroncia-89 [14] [1] .
| Jaderné reaktory SSSR a Ruska | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Výzkum |
| ||||||||||
| Průmyslové a dvojúčelové | Maják A-1 AB(-1,-2,-3) AI OK-180 OK-190 OK-190M "Ruslan" LF-2 ("Ljudmila") SCC I-1 EI-2 ADE (-3,-4,-5) GCC PEKLO ADE (-1,-2) | ||||||||||
| Energie |
| ||||||||||
| Doprava | ponorky Voda-voda VM-A VM-4 V 5 OK-650 tekutý kov RM-1 BM-40A (OK-550) povrchové lodě OK-150 (OK-900) OK-900A SSV-33 "Ural" KN-Z KLT-40 RITM-200 § RITM-400 § Letectví Tu-95LAL Tu-119 ‡ Prostor Heřmánek Buk Topas Jenisej | ||||||||||
§ — reaktory jsou ve výstavbě, ‡ — existuje pouze jako projekt
| |||||||||||