Coordenadas : 46 ° 3′15.53 ″ N 77 ° 21′52.12 ″ W / 46.0543139 ° N 77.3644778 ° WEl reactor National Research Universal (NRU) era un reactor de investigación nuclear de 135 MW construido en Chalk River Laboratories , Ontario , una de las instalaciones científicas nacionales de Canadá . Era una instalación científica de usos múltiples que cumplía tres funciones principales. Generaba radionucleidos que se utilizan para tratar o diagnosticar a más de 20 millones de personas en 80 países cada año (y, en menor medida, otros isótopos utilizados con fines no médicos). Fue la fuente de neutrones para el Centro Canadiense de Rayos de Neutrones de la NRC : un centro de investigación de materiales que surgió del trabajo ganador del Premio Nobel de Bertram Brockhouse. . Fue el banco de pruebas de Atomic Energy of Canada Limited para desarrollar combustibles y materiales para el reactor CANDU . En el momento de su retiro el 31 de marzo de 2018, era el reactor nuclear en funcionamiento más antiguo del mundo.
Historia
El diseño del reactor NRU se inició en 1949. Es fundamentalmente un diseño canadiense, significativamente avanzado desde NRX . [1] Fue construido como el sucesor del reactor NRX en el Proyecto de Energía Atómica del Consejo Nacional de Investigación de Canadá en Chalk River Laboratories . El reactor NRX era la fuente de neutrones más intensa del mundo cuando comenzó a funcionar en 1947. [2] No se sabía cuánto tiempo se podía esperar que operara un reactor de investigación , por lo que la dirección de Chalk River Laboratories comenzó a planificar el reactor NRU para garantizar continuidad de los programas de investigación. [2]
La NRU comenzó una operación autosostenida (o se volvió "crítica") el 3 de noviembre de 1957, una década después de la NRX , y fue diez veces más poderosa. Inicialmente fue diseñado como un reactor de 200 MW, alimentado con uranio natural . NRU se convirtió en 60 MW con combustible de uranio altamente enriquecido (HEU) en 1964 y se convirtió por tercera vez en 1991 en 135 MW que funcionan con combustible de uranio poco enriquecido (LEU).
El sábado 24 de mayo de 1958, la NRU sufrió un grave accidente . [3] [4] [5] Una barra de combustible de uranio dañada se incendió y se partió en dos mientras se extraía del núcleo. El incendio se extinguió, pero una cantidad considerable de productos de combustión radiactiva había contaminado el interior del edificio del reactor y, en menor grado, una zona del laboratorio circundante. La limpieza y reparación duró tres meses. La NRU estaba operando nuevamente en agosto de 1958. Se tomó cuidado para asegurar que nadie estuviera expuesto a niveles peligrosos de radiación y el personal involucrado en la limpieza fue monitoreado durante las siguientes décadas. [6] Un cabo llamado Bjarnie Hannibal Paulson que estaba en la limpieza desarrolló cánceres de piel inusuales y recibió una pensión por discapacidad. [7] [8]
La calandria de NRU , el recipiente que contiene sus reacciones nucleares, está hecha de aluminio y fue reemplazada en 1971 debido a la corrosión. La calandria no ha sido reemplazada desde entonces, aunque es probable que se necesite un segundo reemplazo. Una ventaja del diseño de NRU es que se puede desmontar para permitir su actualización y reparación.
En octubre de 1986, el reactor NRU fue reconocido como un hito histórico nuclear por la Sociedad Nuclear Estadounidense . [9] Desde que NRX fue dado de baja en 1992, después de 45 años de servicio, no ha habido respaldo para NRU.
En 1994, Bertram Brockhouse fue galardonado con el Premio Nobel de Física , por su trabajo pionero realizado en los reactores NRX y NRU en la década de 1950. Dio a luz a una técnica científica que ahora se utiliza en todo el mundo. [10]
En 1996, AECL informó a la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear (entonces conocida como Junta de Control de Energía Atómica ) que la operación del reactor NRU no continuaría más allá del 31 de diciembre de 2005. Se esperaba que se construyera una instalación de reemplazo dentro de ese tiempo. Sin embargo, no se construyó un reemplazo y en 2003, AECL informó a la CNSC que tenían la intención de continuar la operación del reactor NRU más allá de diciembre de 2005. La licencia de operación se extendió inicialmente hasta el 31 de julio de 2006, y se obtuvo una renovación de licencia por 63 meses en Julio de 2006, permitiendo el funcionamiento de la NRU hasta el 31 de octubre de 2011. [11]
En mayo de 2007, la NRU estableció un nuevo récord para la producción de isótopos médicos. [12]
En junio de 2007, se abrió un nuevo instrumento de dispersión de neutrones en NRU. [13] El reflectómetro de neutrones D3 está diseñado para examinar superficies, películas delgadas e interfaces. La técnica de la reflectometría de neutrones es capaz de proporcionar información única sobre materiales en la escala de longitud nanométrica.
Cierre de 2007
El 18 de noviembre de 2007, el reactor NRU se cerró por mantenimiento de rutina. Este cierre se extendió voluntariamente cuando AECL decidió instalar sistemas de energía de emergencia (EPS) calificados sísmicamente en dos de las bombas de enfriamiento del reactor (además de los sistemas de energía de respaldo de CA y CC ya instalados), como se requiere como parte de su informe de agosto de 2006. extensión de la licencia de operación por parte de la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear (CNSC). Esto resultó en una escasez mundial de radioisótopos para tratamientos médicos porque AECL no había arreglado previamente un suministro alternativo. El 11 de diciembre de 2007, la Cámara de los Comunes de Canadá , actuando sobre lo que el gobierno describió como asesoramiento de "experto independiente", aprobó una legislación de emergencia que autorizaba el reinicio del reactor NRU con una de las dos conexiones sísmicas completa (una bomba es suficiente para enfriar el núcleo) y autorizar el funcionamiento del reactor durante 120 días sin la aprobación de la CNSC. La legislación, C-38, fue aprobada por el Senado y recibió el asentimiento real el 12 de diciembre. El primer ministro Stephen Harper acusó al CNSC "designado por los liberales" de este cierre que "puso en peligro la salud y la seguridad de decenas de miles de canadienses". Otros vieron las acciones y prioridades del Primer Ministro y el gobierno en términos de proteger la eventual venta de AECL a inversionistas privados. [14] [15] [16] [17] El gobierno anunció posteriormente planes para vender parte de AECL en mayo de 2009. [18]
El reactor NRU se reinició el 16 de diciembre de 2007.
El 29 de enero de 2008, la ex presidenta de la CNSC, Linda Keen, declaró ante un comité parlamentario que el riesgo de falla de combustible en el reactor de la NRU era "1 en 1000 años", y afirmó que era un riesgo mil veces mayor que el "estándar internacional". Estas afirmaciones fueron refutadas por AECL. [19]
El 2 de febrero de 2008 se completó la segunda conexión sísmica. Este tiempo estuvo bien dentro de la ventana de 120 días anterior otorgada por el Proyecto de Ley C-38.
Cierre de 2009
A mediados de mayo de 2009 se detectó una fuga de agua pesada en la base de la vasija del reactor, lo que provocó una parada temporal del reactor. Se estimó que la fuga era de 5 kg (<5 litros) por hora, como resultado de la corrosión. Esta fue la segunda fuga de agua pesada desde finales de 2008. El reactor se descargó y drenó todo su moderador de agua pesada. No se excedieron los niveles administrativos de radiactividad durante la fuga o el vaciado de combustible, y toda el agua derramada fue contenida y tratada en el sitio.
El reactor permaneció cerrado hasta agosto de 2010. [20] La parada prolongada fue necesaria para vaciar el reactor, determinar el alcance total de la corrosión del recipiente y, finalmente, efectuar las reparaciones, todo ello con acceso remoto y restringido desde una distancia mínima. de 8 metros debido a los campos radiactivos residuales en la vasija del reactor. El cierre de 2009 se produjo en un momento en que solo se estaba produciendo uno de los otros cuatro reactores de origen de isótopos médicos regulares en todo el mundo, lo que provocó una escasez mundial.
Desmantelamiento
El 31 de marzo de 2018, siguiendo la orden del gobierno de cerrar las operaciones, NRU se cerró permanentemente antes del desmantelamiento programado para comenzar en 2028. [21] [22]
Producción de isótopos
Los átomos son los componentes básicos de la naturaleza. La tabla periódica de los elementos enumera hasta 118 tipos diferentes de átomos , llamados elementos , como hidrógeno , nitrógeno o carbono . Los átomos de cualquier elemento pueden tener más de un peso, dependiendo de la cantidad de neutrones que contengan. Dos átomos de carbono, por ejemplo, pueden pesar 12 y 13 uma . Ambos son átomos de carbono, pero uno tiene un neutrón extra. Se les conoce como isótopos de carbono. No todos los isótopos son estables. Un isótopo inestable se descompondrá a un estado más estable, liberando energía y posiblemente una o más partículas. Estas partículas y / o la energía emitida por dichos radioisótopos se utilizan en una gran variedad de aplicaciones médicas, industriales y científicas. |
Con la construcción del reactor NRX anterior , fue posible por primera vez fabricar comercialmente isótopos que no se encontraban comúnmente en la naturaleza. En el núcleo de un reactor en funcionamiento hay miles de millones de neutrones libres . Al insertar una pieza de material objetivo en el núcleo, los átomos del objetivo pueden capturar algunos de esos neutrones y convertirse en isótopos más pesados. La fabricación de isótopos médicos fue una innovación médica canadiense a principios de la década de 1950.
El reactor NRU continuó el legado de NRX y, hasta que fue dado de baja el 31 de marzo de 2018, produjo más isótopos médicos que cualquier instalación en el mundo.
- El cobalto-60 de NRU se usa en máquinas de radioterapia que tratan el cáncer en 15 millones de pacientes en 80 países cada año. [23] La NRU produjo alrededor del 75% del suministro mundial. [24] La desintegración del cobalto-60 da como resultado la emisión de fotones de alta energía.
- El tecnecio-99m de NRU utilizado en el diagnóstico de 5 millones de pacientes cada año [25] representó aproximadamente el 80% de todos los procedimientos de medicina nuclear . [26] La NRU produjo más de la mitad del suministro total mundial. [24] El tecnecio-99m emite menos energía al decaer que la mayoría de los emisores gamma, aproximadamente tanto como los rayos X de un tubo de rayos X. Esto puede actuar como una fuente in situ para una cámara especial que crea una imagen del paciente llamada exploración SPECT . NRU en realidad produjo el isótopo original más estable, molibdeno-99 , que se envía a los laboratorios médicos. Allí se descompone en tecnecio-99m , que se separa y se utiliza para realizar pruebas. [27]
- NRU produjo xenón-133, yodo-131 y yodo-125, que se utilizan en una variedad de aplicaciones diagnósticas y terapéuticas.
- El carbono 14 producido en NRU se vendió a laboratorios de química, biociencia y medioambientales, donde se utiliza como trazador .
- El iridio-192 de NRU se usa en varias industrias para inspeccionar soldaduras u otros componentes metálicos para garantizar que sean seguros para su uso.
El núcleo del reactor NRU tenía unos 3 metros (9,8 pies) de ancho y 3 metros (9,8 pies) de alto, lo que es inusualmente grande para un reactor de investigación. Ese gran volumen permitió la producción a granel de isótopos. Otros reactores de investigación en el mundo producen isótopos para usos médicos e industriales, por ejemplo, el reactor europeo de alto flujo en Petten en los Países Bajos, el reactor Maria en Polonia y el reactor OPAL en Australia, que comenzó a funcionar en abril de 2007.
Originalmente, la NRU estaba programada para cerrar en octubre de 2016. Sin ningún fabricante de isótopos estables listo para intervenir hasta 2018, el gobierno canadiense permitió que la NRU produjera isótopos hasta marzo de 2018. [28]
Investigación con haz de neutrones
El reactor NRU alberga la instalación nacional de Canadá para la dispersión de neutrones : el Centro Canadiense de Rayos de Neutrones de la NRC . La dispersión de neutrones es una técnica en la que un haz de neutrones brilla a través de una muestra de material y, dependiendo de cómo se dispersen los neutrones de los átomos del interior, los científicos pueden determinar muchos detalles sobre la estructura cristalina y los movimientos de los átomos dentro de la muestra.
Uno de los primeros pioneros de la técnica fue Bertram Brockhouse, quien construyó algunos de los primeros espectrómetros de neutrones en los reactores NRX y NRU y recibió el Premio Nobel de Física 1994 por el desarrollo de la espectroscopia de neutrones . [29]
El Centro Canadiense de Rayos de Neutrones de la NRC continúa ese campo de la ciencia hoy en día, operando como una instalación de usuario de acceso abierto que permite a los científicos de todo Canadá y de todo el mundo utilizar neutrones en sus programas de investigación.
Es común que un país desarrollado para apoyar una instalación nacional de dispersión de neutrones y una para la dispersión de rayos X . Los dos tipos de instalaciones brindan información complementaria sobre los materiales.
Una característica inusual del reactor NRU como fuente nacional de neutrones de Canadá es su diseño multipropósito: capaz de fabricar isótopos y apoyar la I + D nuclear al mismo tiempo que suministra neutrones al conjunto de instrumentos de dispersión de neutrones.
El reactor NRU a veces se caracteriza (incorrectamente) como simplemente una instalación de investigación nuclear . Sin embargo, la dispersión de neutrones no es investigación nuclear , es investigación de materiales . Los neutrones son una sonda ideal de materiales que incluyen metales, aleaciones, biomateriales, cerámica, materiales magnéticos, minerales, polímeros, compuestos, vidrios, nanomateriales y muchos otros. Los instrumentos de dispersión de neutrones del Centro Canadiense de Rayos de Neutrones de la NRC son utilizados por universidades e industrias de todo Canadá cada año porque el conocimiento de los materiales es importante para la innovación en muchos sectores. [30]
Investigación y desarrollo de energía nuclear
Dentro del núcleo de un gran reactor productor de electricidad como un CANDU o un PWR , hay una gran cantidad de neutrones libres y altos niveles de radiación gamma del proceso de fisión nuclear . Es importante que los ingenieros y científicos comprendan cómo ese entorno afectará los materiales de los que está hecho el reactor. Ese conocimiento es necesario para diseñar un reactor con una larga vida útil. |
El reactor NRU tiene instalaciones de prueba integradas en su núcleo que pueden replicar las condiciones dentro de un gran reactor productor de electricidad . La propia NRU no genera vapor (ni electricidad); su agua de enfriamiento se calienta hasta aproximadamente 55 grados centígrados. Sin embargo, dentro de las instalaciones de prueba, se pueden producir altas temperaturas y presiones. Es fundamental probar diferentes materiales antes de que se utilicen en la construcción de una central nuclear.
El conocimiento fundamental obtenido de NRU permitió el desarrollo del reactor CANDU y es la base de la industria nuclear canadiense .
Ver también
- Fisión nuclear
- Dispersión de neutrones
- La energía nuclear
- Desperdicios nucleares
- Energía nuclear en Canadá
Referencias
- ^ Bothwell, Robert (1988). Núcleo: la historia de Atomic Energy of Canada Limited . Prensa de la Universidad de Toronto. pag. 172. ISBN 9780802026705.
- ^ a b W. Eggleston, Historia nuclear de Canadá, Pub. Clarke, Irwin & Company , 1965
- ^ "Ottawa (AP) Un reactor de prueba atómica ..." El periódico Owosso Argus-Press. 27 de mayo de 1958.
- ^ Las preguntas frecuentes nucleares canadienses - Sección D: Seguridad y responsabilidad
- ^ Un accidente en NRU - Candu: The Canadian Nuclear Reactor - Science and Technology - CBC Archives
- ^ Myers, DK, Morrison, DP y Werner, MM, "Seguimiento de los empleados de AECL involucrados en la descontaminación de NRU en 1958", Informe de AECL, AECL-7901, 1 de septiembre de 1982.
- ^ "Battle for Pension Ending" por Peggy Curran, Montreal Gazette, 16 de abril de 1985
- ^ "Accidente nuclear visto de primera mano" por Michael Farber, la Gaceta de Montreal, 29 de abril de 1986
- ^ ANS: Honores y premios: Destinatarios: Premio Nuclear Historic Landmark
- ↑ Brockhouse and the Nobel Prize - Canadian Neutron Beam Center Archivado el 17 de febrero de 2009 en la Wayback Machine.
- ^ "CNSC aprueba la renovación de la licencia de funcionamiento del sitio Chalk River de AECL " AECL, 31 de julio de 2006. URL consultada el 8 de agosto de 2006.
- ^ Boletín de correo electrónico - junio de 2007 - Cerca de 50, National Research Universal sigue estableciendo récords
- ^ Primer reflectómetro de neutrones de Canadá oficialmente abierto - Centro canadiense de haces de neutrones
- ^ " [1] sitio de pago theglobeandmail.com"
- ^ "David Ljunggren, el parlamento canadiense ordena reiniciar el reactor de isótopos Reuters.com"
- ^ "Peter Calamai, futuro de AECL, Candu puede figurar en el impulso para reabrir Chalk River thestar.com"
- ^ "CBC News, planta de Chalk River para comenzar a producir radioisótopos en una semana CBC.ca"
- ^ "CBC News, Canadá ojos venta de participación en el negocio de reactores AECL CBC.ca, consultado el 31 de mayo de 2009"
- ^ Comunicados de prensa de 2008 - AECL aclara declaraciones inexactas de la ex directora ejecutiva de CNSC, Linda Keen
- ^ "Chalk River produce primeros isótopos en 15 meses" . CBC News . 18 de agosto de 2010.
- ^ "Algo prestado, algo nuevo" . Internacional de Ingeniería Nuclear . Compelo. 21 de mayo de 2019 . Consultado el 15 de junio de 2019 .
- ^ "Investigación Nacional Universal" . Laboratorios nucleares canadienses . Consultado el 15 de junio de 2019 .
- ^ http://www.cna.ca/english/Nuclear_Facts/CNA_Best_Kept_Secret_August04.pdf
- ^ a b MDS Nordion: hacemos la diferencia
- ^ http://www.cna.ca/seminar2007/docs/DrCoulombespeech.pdf
- ^ MDS Nordion - Isótopos médicos - Molibdeno-99
- ^ Consulte Vaca de tecnecio para obtener más detalles.
- ^ "Indulto para el reactor isotópico canadiense - World Nuclear News" .
- ^ Física 1994
- ^ Bienvenido al Centro Canadiense de Rayos de Neutrones - Centro Canadiense de Rayos de Neutrones
enlaces externos
- El reactor NRU
- NRC Centro Canadiense de Rayos de Neutrones
- Accidentes nucleares (Universidad Estatal de Georgia)
- "The Canadian Nuclear FAQ" por el Dr. Jeremy Whitlock (en particular, consulte la sección "Seguridad de NRU" sobre el cierre de la producción de isótopos de noviembre a diciembre de 2007)