오스트레일리아 오픈풀 경수로

Open-pool Australian lightwater reactor
중성자를 이용한 과학
Quark structure neutron.svg
기초
중성자 산란
기타 응용 프로그램
사회 기반 시설
중성자 시설

호주 오픈풀 경수로(OPAL)는 20메가와트(MW)급 수영장 원자로다.2007년 4월에 공식적으로 개업한 이 원자로는 호주의 유일한 원자로로 고플럭스 호주 원자로를 대체했으며, 시드니 교외 뉴사우스웨일스주 루카스 하이츠의 호주 원자력과학기술기구(ANSTO) 연구소에 위치하고 있다.OPAL과 OPAL의 전신 모두 단순히 루카스 하이츠 원자로로 알려져 왔다.

기능들

주요 원자로의 용도는 다음과 같습니다.

  • 의료용 및 산업용 방사성 동위원소 생산을 위한 대상물질 조사
  • 중성자 빔을 이용한 재료과학 및 구조생물학 분야 연구 및 그 정교한 실험장비 세트
  • 중성자 활성화 기술과 지연 중성자 활성화 기술을 이용한 광물 및 시료 분석
  • 실리콘 잉거에 인을 도핑하여 반도체 소자 제조에 사용하는 기초물질을 제조하기 위한 조사

원자로는 최대 출력으로 30일 동안 논스톱을 한 후 5일 동안 정지하여 연료를 교체한다.

2014년 OPAL은 총 290일 동안 가동되었으며, 2015년에는 300일 이상 가동되었습니다.

역사

아르헨티나 기업 INVAP는 2000년 6월에 체결된 턴키 계약을 통해 원자로의 인도, 설계, 건설, 시운전 등에 대한 모든 책임을 졌다.INVAP의 파트너인 John Holland-Evans Deakin [1]Industries가 현지 토목 공사를 수행했습니다.이 시설에는 대형(20리터(4.4imp gal; 5.3US gal) 액체-중수소 냉중성자 소스,[2] 최신 슈퍼미러 가이드 및 35x65m(115ft × 213ft) 가이드 홀이 있습니다.이 냉기는 피터스버그 핵물리학 [3]연구소가 설계하고 공기 리퀴드가 공급하는 극저온 [4]시스템과 미로트론이 공급하는 슈퍼미러 가이드 4종 세트입니다.

2001년 12월 17일 46명의 그린피스 활동가들이 OPAL 건설에 항의하기 위해 루카스 하이츠 시설을 점거했다.시위대는 지상, HIFAR 원자로, 고준위 방사성 폐기물 저장고, 전파탑에 접근할 수 있었다.이들의 항의는 [5]핵물질 생산과 핵시설에서 나오는 방사성 폐기물 수송의 보안과 환경적 위험을 부각시켰다.

OPAL은 2007년 4월 20일 당시 호주 총리였던 존[6] 하워드(John Howard)에 의해 개설되었으며 HIFAR 원자로의 대체품이다.ANSTO는 2006년 7월에 호주 방사선방호원자력안전청(ARPANSA)으로부터 운영면허를 취득하여 연료가 원자로 노심에 최초로 적재되는 핫 시운전 개시를 허용했다.OPAL은 2006년 8월 12일 저녁에 처음으로 임계 상태가 되어 2006년 [7]11월 3일 아침에 처음으로 최대 전력에 도달했습니다.

설비내역

OPAL 리액터 풀장스테인리스강으로 만들어지고 너비가 4.5m(15ft)로 되어 있으며, 차폐 및 냉각에 사용되는 탈염수가 포함되어 있습니다.

원자로 노심은 16개의 저농축 플레이트형 연료 어셈블리로 구성되며, 개방된 풀의 물 13m(43ft) 아래에 위치한다.냉각수 및 감속재로는 경수(정상2 HO)를 사용하고 중성자 반사경으로는 중수(DO)를2 사용한다.중성자 반사기의 목적은 원자로의 중성자 경제성을 개선하여 최대 중성자속을 증가시키는 것이다.

OPAL은 방사선 의약품 및 방사성 동위원소 생산, 조사 서비스(실리콘의 중성자 변환 도핑 포함), 중성자 활성화 분석 및 중성자 빔 연구를 제공하는 ANSTO 시설의 중심이다.OPAL은 구형 HIFAR 원자로보다 4배 많은 핵의학 치료용 방사성 동위원소와 질병 치료를 위한 광범위한 방사성 동위원소를 생산할 수 있다.최신 설계에는 냉중성자원(CNS)[citation needed]이 포함되어 있습니다.

OPAL 원자로는 호주에서 [8]이미 7개의 상을 받았다.

OPAL 중성자 산란

ANSTO의 Bragg Institute는 OPAL의 중성자 산란 시설을 보유하고 있다.현재는 호주와 전 세계 과학계에 서비스를 제공하는 사용자 시설로 운영되고 있습니다.2009년에는 경쟁력 있는 계측기와 빔라인을 설치하기 위해 새로운 자금을 지원받았다.실제 시설은 다음과 같은 계측기로 구성됩니다.

ECHIDNA

ECHIDNA 고분해능 분체회절계 엔지니어링 도면(2003년 8월)
Ge-115 단색기는 브룩헤이븐 국립연구소에서 인수했다.

ECHIDNA는 고해상도 중성자 분말 회절계의 이름이다.이 기기는 X선 기법과 유사한 중성자 방사선을 사용하여 물질의 결정 구조를 결정하는 역할을 한다.이 악기의 가시 돋친 봉우리들이 마치 에키드나처럼 생겼기 때문에 호주산 모노레임 에키드나의 이름을 따왔다.

열 중성자로 작동합니다.주요 기능 중 하나는 신속한 데이터 수집을 위한 128개의 콜리메이터 및 위치 감지 검출기 배열입니다.ECHIDNA는 물리, 화학, 물질, 광물 및 지구과학 커뮤니티에 서비스를 제공하는 대부분의 다른 샘플 환경에서 단일 결정의 구조 결정, 텍스처 측정 및 상호 공간 매핑을 허용합니다.ECHIDNA는 Bragg Institute의 중성자 산란 기구 [9]파크의 일부이다.

구성 요소들

  • 중성자 가이드
    계측기는 OPAL 원자로의 TG1 열 중성자 가이드에 있습니다.원자로로부터의 거리는 58미터(190피트)이다.이 위치는 가이드에서 WOMBAT 기기에 이어 두 번째입니다.가이드의 크기는 높이 300mm(12인치) x 폭 50mm(2.0인치)이며, 슈퍼 미러 코팅으로 도금되어 있습니다.
  • 기본 콜리메이터
    빔의 분산을 줄이고 기기의 각도 분해능을 높이기 위해 흑백기 앞에 Söler 콜리메이터가 있습니다.이는 강도 저하이므로 각각 5'와 10'의 두 항목을 자동 메커니즘으로 교환하거나 완전히 제거할 수 있다.콜리메이터는 중성자 가이드에 의해 전달되는 빔의 전체 크기를 커버합니다.
  • 단색기
    단색기는 [115] 방향 게르마늄 결정의 슬래브에 의해 제조되며, 게르마늄 결정들은 브래그 반사 빔에 초점을 맞추기 위해 서로 기울어져 있습니다.이 장치는 중성자 시설이 폐쇄된 후 미국 브룩헤븐 국립 연구소에서 인수되었다.
  • 보조 콜리메이터
    선택적으로 10' 각도 수용 및 200x20mm(7.87인치×0.79인치)의 보조 콜리메이터를 흑백 빔에 배치할 수 있으며, 이는 다시 기기의 분해능 기능에 영향을 미칩니다.
  • 슬릿 방식
    흡수 플레이트의 수평 및 수직 쌍으로 구성된 두 세트의 자동 세트를 통해 2차 콜리메이터 및 샘플 크기 전에 단색 빔의 크기를 줄일 수 있습니다.불필요한 중성자를 제거하고 검출기 주변의 배경을 감소시킨다.또한 이러한 기능을 통해 연구할 샘플 위치를 선택할 수 있습니다.
  • 빔 모니터
    U 핵분열 모니터는 시료에 입사하는 중성자의 양을 측정한다.효율은 10이며−4 대부분의 중성자는 방해받지 않고 장치를 통과한다.감시계수는 원자로 또는 상류 계측기의 변화로 인한 빔 플럭스 변화를 보정하는 데 중요하다.
  • 샘플 스테이지
    샘플은 360° 수직 오메가 회전 축, x-y 변환 테이블 및 ±20° 범위의 카이파이 교차 틸트 스테이지로 구성된 고부하 각도계에 의해 지지된다.크라이오스탯, 용해로, 자석, 부하 프레임, 반응 챔버 등과 같은 무거운 샘플 환경을 지원하기 위해 수백 kg을 수용할 수 있습니다.전형적인 분말 샘플은 구조화 배경이 거의 없는 바나듐 캔에 채워집니다.언급된 샘플 환경을 통해 온도, 압력, 자기장 등의 외부 파라미터의 함수로 샘플의 변화를 측정할 수 있습니다.각도계 단계는 대부분의 분말 회절 측정에 중복되지만 샘플의 방향이 중요한 단결정 및 텍스처 측정에 중요합니다.
  • 검출기 콜리메이터
    각각 앞에 5' 콜리메이터가 장착된 128개의 검출기 세트가 샘플에 초점을 맞춘 160° 섹터에 배치됩니다.콜리메이터는 잘 정의된 범위인 128개의 각도 위치로 산란 방사선을 선택합니다.전체 콜리메이터 및 검출기 설정은 공통 테이블에 장착되며, 이 테이블은 샘플 주위에 미세한 단계로 스캔되어 연속 회절 패턴으로 더욱 결합됩니다.
  • 검출기 튜브
    128개의 선형 위치 감응형 He 가스 검출기 튜브는 콜리메이터 뒤쪽 300mm(12인치)의 전체 개구 높이를 커버합니다.이들은 검출기의 각 끝을 향해 저항 양극을 통해 전하 분열을 통해 중성자 이벤트의 위치를 결정한다.전체 및 로컬 카운트 속도는 수 10000Hz 범위에 있습니다.

오리너구리

PLATYPUS는 차가운 중성자 선원에 구축된 비행시간 반사계이다.기기는 고도로 시준된 중성자 빔을 사용하여 계면의 구조를 결정하는 역할을 합니다.이러한 빔은 낮은 각도(일반적으로 2도 미만)에서 표면에 비춰지며 반사된 방사선의 강도는 입사각 함수로 측정된다.

파장 대역이 0.2~2.0 nm인 냉중성자를 사용하여 작동한다.각 반사율 곡선에 대해 최대 3개의 다른 입사 각도가 필요하지만, 비행 시간 특성은 운동 과정의 시간표에 접근할 수 있음을 의미한다.반사신호를 해석함으로써 계면의 화학구조를 파악할 수 있다.생체막, 지질 이중층, 자기, 흡착 계면활성제 층 등을 검사하는 데 사용할 수 있습니다.

호주 원산의 반수생 단층 포유류인 Ornithorhynchus Anatinus의 이름을 따서 붙여졌다.

웜뱃

WOMBAT는 고강도 중성자 분말 회절계입니다.이 기기는 X선 기법과 유사한 중성자 방사선을 사용하여 물질의 결정 구조를 결정하는 역할을 한다.그것은 호주 토착 유대류인 웜뱃의 이름을 따서 붙여졌다.

그것은 열 중성자로 작동한다.1초 만에 시간 분해 회절 패턴을 전달할 수 있도록 최고의 플럭스와 데이터 수집 속도를 제공하도록 설계되었습니다.웜뱃은 물리, 화학, 물질, 광물 및 지구과학 커뮤니티에 서비스를 제공하는 대부분의 다양한 샘플 환경에서 단일 결정의 구조 결정, 텍스처 측정 및 상호 공간 매핑과 같은 현장 연구와 시간 크리티컬 조사에 주력할 것입니다.

코와리

KOWARI는 중성자 잔류 응력 회절계입니다.열중성자를 이용한 스트레인 스캐닝은 내부 또는 외부 응력에 의한 원자간격의 변화를 조사하는 재료의 다결정 블록 내 분말 회절 기술이다.그것은 호주 유대류인 코와리의 이름을 따서 붙여졌다.

용접 구조물의 용접 후 열처리(PWHT, 템퍼링과 유사)를 최적화하기 위한 비파괴 진단 도구를 제공합니다.예를 들어, 인장응력은 엔지니어링 구성요소의 균열 성장을 촉진하고 압축응력은 균열 성장을 억제합니다(예: 피로 사이클링의 대상이 되는 냉간 팽창 구멍).수명 연장 전략은 높은 경제적 영향을 미치며 변형률 스캔은 남은 수명을 계산하는 데 필요한 스트레스와 비파괴적이어서 부품의 상태를 감시하는 수단을 제공합니다.주요 기능 중 하나는 큰 엔지니어링 구성 요소를 매우 정확하게 [citation needed]방향을 잡고 배치하면서 검사할 수 있는 샘플 표입니다.

다른이들

  • TAIPAN - 열 3축 분광계[10]
  • 코알라 - 라우에[11] 회절계
  • QUOKKA - 소각 중성자 산란[12]
  • 펠리칸 - 냉중성자 비행시간 분석계[13]
  • SIKA - 냉간 3축 분광계[14]
  • KUKABURRA - 초소각 중성자 산란(USANS)[15]
  • DINGO - 중성자 방사선 촬영, 단층 촬영 및 이미징[16]

성능

초기 테스트 및 시운전 단계에서 각 기기와 시스템은 격리된 후 통합된 방식으로 테스트되었습니다.핵연료를 노심에 싣지 않고 첫 실험을 한 뒤 노심에 핵연료를 싣고 처음으로 핵사슬에 도달하는 치밀한 계획이 이어졌다.원자로를 최대 출력으로 가동시키기 위해 연속적인 출력 증가 단계가 뒤따랐다.시운전 완료 후 호주 원자력규제기구(ARPANSA)는 전출력에서의 운전을 허가하는 면허를 발급했다.첫 번째 동작 사이클에서는 첫 번째 설계의 일반적인 치화 기간이 [17][18]뒤따랐다.원자로는 방사성 의약품의 신뢰할 수 있는 공급원이며, 또한 여러 [19]기구를 사용하여 재료 연구 활동을 수행하는 중성자 선원의 역할을 하는 것으로 나타났다.

원자로는 위탁가동되어 매우 높은 가용성으로 가동되어 2012-13년에는 265일, 2013-14년에는 294일, 2014-15년에는 307일 동안 풀파워로 가동되었다.

2016년 9월 현재 총 2200일분의 풀 파워 데이를 누적하고 있습니다.30일마다 150배치 이상의 실리콘을 조사하며, Mo99는 핵의약품 시장을 위해 정기적으로 생산된다.OPAL은 400만 회분을 전달했습니다중성자 관련 연구와 관련하여, Australian Center for Neutron Scattering(옛 Bragg Institute)은 120명 이상의 과학자와 13개 중성자 빔 운영 기구를 갖추고 있으며, OPAL [citation needed]코어에서 나오는 중성자를 사용하여 600개 이상의 과학 연구 논문을 작성했다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "ANSTO Replacement Research Reactor". Leighton Holdings. Archived from the original on 18 March 2015. Retrieved 20 January 2016.
  2. ^ Australian Nuclear Science and Technology Organisation. "Cold Neutron Source". ansto.gov.au. Archived from the original on 3 March 2016. Retrieved 20 January 2016.
  3. ^ "Petersburg Nuclear Physics Institute. National Research Centre "Kurchatov Institute"". pnpi.spb.ru. Retrieved 20 January 2016.
  4. ^ Szimandl Béla. "Mirrotron Multilayer Laboratory". kfkipark.hu. Retrieved 20 January 2016.
  5. ^ "Greenpeace raid on Australian nuclear reactor". www.abc.net.au. 18 December 2001. Retrieved 1 September 2017.
  6. ^ "PM Opens Australia's New Nuclear Reactor" (PDF) (Press release). ANSTO. 20 April 2007. Retrieved 3 July 2009.
  7. ^ "Sydney Opal reactor at full power" (Press release). INVAP. 10 November 2006. Archived from the original on 14 July 2008. Retrieved 3 July 2009.
  8. ^ "The OPAL reactor already has received seven awards in Australia" (Press release). INVAP. 14 November 2006. Retrieved 3 July 2009.
  9. ^ Liss, L.; Hunter, B.; Hagen, M.; Noakes, T.; Kennedy, S. (2006). "Echidna—the new high-resolution powder diffractometer being built at OPAL" (PDF). Physica B. 385–386: 1010–1012. Bibcode:2006PhyB..385.1010L. doi:10.1016/j.physb.2006.05.322.
  10. ^ Australian Nuclear Science and Technology Organisation. "Taipan - ANSTO". ansto.gov.au. Retrieved 20 January 2016.
  11. ^ Australian Nuclear Science and Technology Organisation. "Koala - ANSTO". ansto.gov.au. Retrieved 20 January 2016.
  12. ^ Australian Nuclear Science and Technology Organisation. "Quokka - ANSTO". ansto.gov.au. Retrieved 20 January 2016.
  13. ^ Australian Nuclear Science and Technology Organisation. "Pelican - ANSTO". ansto.gov.au. Retrieved 20 January 2016.
  14. ^ Australian Nuclear Science and Technology Organisation. "Sika - ANSTO". ansto.gov.au. Retrieved 20 January 2016.
  15. ^ Australian Nuclear Science and Technology Organisation. "Kookaburra - ANSTO". ansto.gov.au. Retrieved 20 January 2016.
  16. ^ Australian Nuclear Science and Technology Organisation. "Dingo - ANSTO". ansto.gov.au. Retrieved 20 January 2016.
  17. ^ "Sydney nuclear reactor to shut down". ABC News. 27 July 2007. Retrieved 3 July 2009.
  18. ^ "Reactor to shut down for about eight weeks" (PDF) (Press release). ANSTO. 27 July 2007. Retrieved 25 October 2007.
  19. ^ Richard Macey (22 February 2008). "Idle reactor keeps sick waiting for treatment". The Sydney Morning Herald. Retrieved 3 July 2009.

외부 링크

좌표:34°030505sS 150°58°44°E/34.051339°S 150.978799°E/ - 34.051339; 150.978799