Instalación de prueba de reactores transitorios
La instalación de prueba de reactores transitorios ( TREAT ) es un reactor nuclear de prueba de espectro térmico , moderado con grafito , enfriado por aire, diseñado para probar combustibles y materiales estructurales del reactor. [1] Construido en 1958 y operado desde 1959 hasta 1994, TREAT fue construido para realizar pruebas de reactores transitorios donde el material de prueba se somete a pulsos de neutrones que pueden simular condiciones que van desde transitorios leves hasta accidentes de reactores . TREAT fue diseñado por el Laboratorio Nacional de Argonne, [2] y está ubicado en el Laboratorio Nacional de Idaho. Desde la construcción original, la instalación tuvo adiciones o actualizaciones de sistemas en 1963, 1972, 1982 y 1988. La adición de 1988 fue extensa e incluyó actualizaciones de la mayoría de los sistemas de instrumentación y control. [3]
El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) decidió reanudar un programa de pruebas transitorias, [4] [5] [6] [7] [8] y planeó invertir alrededor de $ 75 millones para reiniciar la instalación TREAT para 2018. El interés renovado en TREAT fue provocado por el desastre nuclear de Fukushima Daiichi de 2011 , que provocó el cierre de las plantas nucleares de Japón y Alemania . Está previsto que uno de los usos de TREAT sea la prueba de nuevos combustibles tolerantes a accidentes para reactores nucleares. [9] [10] [11] TREAT se reinició con éxito en noviembre de 2017, por debajo del presupuesto y antes de lo previsto, y actualmente sigue en funcionamiento.
Los conjuntos de combustible TREAT tienen aproximadamente 9 pies de largo y 4 pulgadas cuadradas de sección transversal. El combustible es una mezcla de grafito y uranio , con 1 parte de uranio por 10.000 partes de grafito. La parte activa del conjunto de combustible mide unas 48 pulgadas, con un reflector de grafito de unas 24 pulgadas por encima y por debajo de la parte activa. La parte activa de los elementos combustibles están revestidos con Zircaloy. También hay un reflector axial de grafito, compuesto de dos partes. La primera parte del reflector axial consta de conjuntos móviles similares a los conjuntos de combustible, pero que contienen solo grafito y no contienen combustible. La segunda parte del reflector axial consta de bloques permanentes de grafito, de aproximadamente 24 pulgadas de espesor, apilados fuera de la cavidad del núcleo. Este reflector permanente se recuperó de Chicago Pile-1, el primer reactor nuclear del mundo . El núcleo se puede cargar a un tamaño de 5 pies por 5 pies (nominal) hasta 6 pies por 6 pies (máximo), según las necesidades del experimento. [12] [13]
Como se describió anteriormente, el combustible está compuesto por una mezcla de grafito y uranio. El uranio está en forma de partículas de óxido de uranio que tienen un tamaño aproximado de 20 micras y están en contacto directo con el moderador de grafito. El grafito, además de ser el moderador de neutrones, también actúa como un gran disipador térmico. El lapso de tiempo de la transferencia de calor es del orden de 1 milisegundo, mucho más rápido que la transferencia de calor a un refrigerante líquido que fluye a través de los elementos combustibles. Además, cuando el grafito se calienta, crea un coeficiente de temperatura del moderador negativo considerable. Estas características permiten que TREAT produzca grandes transitorios 'autolimitados', que están limitados por el coeficiente moderador negativo del combustible sin movimiento de la barra de control. [13]
TREAT es capaz de una amplia gama de operaciones y condiciones de prueba. TREAT puede operar a una potencia de estado estable de 100 kW, producir transitorios cortos de hasta 19 GW o producir transitorios con forma controlados por el sistema de control automático del reactor TREAT y las barras de control . Se puede insertar un ensamblaje de prueba en el centro del núcleo. El conjunto de prueba es un vehículo autónomo, que puede contener combustible o materiales para una variedad de tipos de reactores. [14] Estos conjuntos de prueba, también denominados vehículos de prueba o circuitos de prueba, pueden simular las condiciones de un reactor de agua ligera , un reactor de agua pesada , un reactor reproductor rápido de metal líquido o un reactor refrigerado por gas . [15]
En algunos experimentos, se hicieron provisiones para hacer grabaciones de películas de alta velocidad del experimento, como estos videos .
