Coordenadas :43 ° 41′11 ″ N 112 ° 45′36 ″ O / 43.68647 ° N 112.75998 ° W
El Facility Transient Prueba Reactor ( TREAT ) es un enfriamiento por aire de grafito moderado , espectro térmico prueba de reactor nuclear diseñado para prueba de combustibles de los reactores y materiales estructurales. [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 leves transitorios hasta accidentes de reactores . TREAT fue diseñado por el Laboratorio Nacional 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]
![TREAT se encuentra en los Estados Unidos](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/f/f3/Usa_edcp_relief_location_map.png/240px-Usa_edcp_relief_location_map.png)
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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 in TREAT fue provocado por el desastre nuclear de Fukushima Daiichi de 2011 , que provocó el cierre de las plantas nucleares de Japón y Alemania . Se prevé que un uso de TREAT sea la prueba de un nuevo combustible tolerante 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 programado.
Combustible y núcleo
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 aproximadamente 48 pulgadas, con un reflector de grafito de aproximadamente 24 pulgadas por encima y por debajo de la parte activa. La parte activa de los conjuntos combustibles está revestida 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 fue recuperado 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), dependiendo de 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 de aproximadamente 20 micrones 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 de calor 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 pasa por los conjuntos de combustible. Además, cuando el grafito se calienta, crea un coeficiente de temperatura 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]
Capacidades experimentales
TREAT es capaz de realizar 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 conjunto 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 bucles 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 tomaron medidas para realizar grabaciones cinematográficas de alta velocidad del experimento, como estos videos .
Hodoscopio
TREAT tiene un hodoscopio de neutrones rápidos que colima y detecta neutrones de fisión rápida emitidos por la muestra de combustible del experimento.
El hodoscopio TREAT consta de un colimador frontal, un colimador trasero, un banco de detectores, electrónica para interactuar con los detectores y un sistema de adquisición de datos. El colimador tiene 10 columnas con 36 filas, que están alineadas con una matriz (o matrices) de 360 detectores. El hodoscopio proporciona una resolución temporal y espacial del movimiento del combustible durante los transitorios y la medición in situ de la distribución del combustible antes, durante y después de un experimento. [15] [16] Una serie de detectores consta de detectores Hornyak Button. [17] El Botón Hornyak es un detector de neutrones rápidos que consiste en una película de ZnS aplicada a la lucita, que juntos forman el "botón". El botón está unido a un tubo fotomultiplicador. Este detector muestra una buena eficiencia en la detección de neutrones rápidos en un fondo de neutrones térmicos y radiación gamma. [18]
Instalación de radiografía de neutrones
TREAT tiene una instalación de radiografía de neutrones en la cara oeste del reactor. Esto permite un examen no destructivo del conjunto de prueba experimental (u otros materiales) de hasta 4 metros de longitud. TREAT puede funcionar a niveles de potencia en estado estable de hasta 120 kW para producir neutrones para la instalación de radiografía. [19] [2] [14]
Sistemas
Accionamientos de barra de control
TREAT tiene tres bancos de mecanismos impulsores de varillas de control, las varillas de control / apagado, las varillas de compensación / apagado y las varillas transitorias. Hay 4 mecanismos de accionamiento en cada grupo. Los mecanismos de accionamiento están debajo del reactor y sacan las barras de control del reactor para aumentar la reactividad. [20] Estos bancos de barras de control están dispuestos en dos anillos. El anillo interior contiene cuatro mecanismos de accionamiento, las varillas de compensación / apagado, con una varilla de control para cada mecanismo de accionamiento. El anillo exterior tiene cuatro mecanismos de accionamiento de control / apagado y cuatro mecanismos de accionamiento de varilla transitorios. Los mecanismos de mando de varillas de control / parada y transitorios tienen dos varillas de control para cada mecanismo de mando. Todas las barras de control contienen secciones de veneno B 4 C. Los mecanismos de accionamiento de compensación / apagado y control / apagado son accionados por tornillo de avance mecánico y tienen presión neumática para ayudar a la función scram. Los cuatro accionamientos de varilla transitorios se activan hidráulicamente y están controlados por el Sistema de control automático del reactor (ARCS) para controlar los transitorios. [21] Estas varillas transitorias se mueven hasta 170 pulgadas / seg en un recorrido total de 40 pulgadas (es decir, una carrera completa de 40 pulgadas en aproximadamente 0,24 segundos). [22]
Sistema de disparo del reactor
El sistema de disparo del reactor TREAT (RTS) está diseñado para apagar automáticamente el reactor TREAT si alguno de varios parámetros medidos excede los puntos de ajuste predeterminados. En esta función básica, el TREAT RTS es similar al Sistema de Protección de Reactores (RPS) en una central eléctrica comercial . Sin embargo, el TREAT RTS es diferente de un RPS de planta comercial en varios aspectos. Primero, un RPS de planta comercial usa lógica combinatoria (por ejemplo, 2 de 3 o 2 de 4) de los canales del sistema de protección para reducir la posibilidad de un disparo accidental del reactor. El TREAT RTS tiene 3 canales de instrumentación transitoria y 2 canales de instrumentación de estado estable. El TREAT RTS disparará el reactor si algún canal indica la necesidad de un disparo. Dado que TREAT no funciona durante largos períodos de tiempo, no es necesario el uso de lógica combinatoria para reducir la posibilidad de un disparo inadvertido. En segundo lugar, el TREAT RTS tiene más viajes asociados con instrumentos nucleares y menos viajes relacionados con el proceso que una planta comercial. Por ejemplo, las plantas comerciales (PWR) pueden tener interrupciones en el nivel del generador de vapor, flujo del sistema de refrigerante del reactor o pérdida de carga (activación del generador principal o de la turbina). TREAT no tiene tantos viajes relacionados con el proceso, debido a los sistemas de proceso relativamente simples. [23]
TRATAR Reiniciar
El 14 de noviembre de 2017, el reactor TREAT alcanzó la criticidad por primera vez desde 1994. Esto se logró 12 meses antes de lo programado y alrededor de $ 20 millones por debajo del presupuesto. Este es un hito importante hacia la prueba de nuevo combustible nuclear, que se espera que comience en 2018. [24] [25] [26] [27] [28] [29]
Finalización del primer experimento alimentado
El 18 de septiembre de 2018, TREAT completó el primer experimento con una pequeña muestra de combustible de reactor de agua ligera. [30] [31] [32] [33] [34] Este fue un hito muy importante para el reactor TREAT, y es un paso importante hacia una misión de TREAT: validar nuevo combustible nuclear tolerante a accidentes para centrales eléctricas comerciales. El senador principal de Idaho, el senador Mike Crapo, leyó la declaración a continuación en el Registro del Congreso.
RECONOCIENDO EL REINICIO DE LA INSTALACIÓN DE PRUEBA DEL REACTOR TRANSITORIO
Sr. CRAPO. Sr. Presidente, junto con mis colegas, el Senador James Risch y el Representante Mike Simpson, hoy deseo llamar la atención sobre un evento importante que tiene lugar hoy en el sitio de 890 millas cuadradas del Departamento de Energía de EE. UU., DOE, en Idaho. Hoy, el personal del Laboratorio Nacional de Idaho, INL, realizó los primeros experimentos en la instalación de Prueba de Reactores Transitorios, TREAT, en casi un cuarto de siglo.
El Laboratorio Nacional de Idaho es el laboratorio líder de investigación, desarrollo y demostración de energía nuclear de nuestra nación, el lugar donde se construyeron y demostraron 52 reactores nucleares originales. Uno de esos reactores fue la instalación TREAT, que operó entre 1959 y 1994, y permaneció completamente cargada de combustible mientras estaba en estado de espera. Las pruebas transitorias se centran en probar el combustible nuclear en condiciones de accidente. TREAT es uno de los reactores de prueba transitorios más capaces y flexibles del mundo.
Después del accidente en la planta de energía Fukushima-Daiichi en Japón hace 7 años, el Congreso ordenó al DOE que desarrollara combustibles para reactores que pudieran resistir mejor las condiciones de accidentes. Durante los 35 años de operación de TREAT, el reactor realizó 6.604 arranques de reactores y 2.884 irradiaciones transitorias. Dada esta historia, tenía más sentido reiniciar la instalación que construir un nuevo reactor. Esa decisión dio sus frutos cuando, el 31 de agosto de 2017, el Programa de Reanudación de Pruebas Transitorias se completó más de 1 año antes de lo programado y aproximadamente $ 17 millones por debajo del presupuesto.
Este reinicio de gran éxito en las instalaciones de TREAT fue reconocido en agosto, cuando un equipo conjunto de DOE-INL ganó el Premio de la Secretaría de Energía. Este premio reconoce a los empleados o contratistas del DOE que logran logros importantes. Es el reconocimiento interno no monetario más alto que se puede lograr en el DOE. El secretario de Energía de Estados Unidos, Rick Perry, destacó el esfuerzo y la eficiencia del equipo de reinicio de TREAT, y reconoció la importancia de la instalación para los científicos e ingenieros de energía nuclear mientras trabajan para desarrollar tecnologías avanzadas de reactores y combustibles nucleares.
Felicitaciones, INL y DOE, por el reinicio de TREAT y por volver a poner en línea un importante activo nacional en el esfuerzo por desarrollar los reactores nucleares avanzados, tan vitales para nuestra economía, el medio ambiente y la seguridad nacional. [35]
Páginas externas
Sitio de TREAT del Laboratorio Nacional de Idaho: https://transient.inl.gov/SitePages/Home.aspx
"Tour de 360 grados" del Laboratorio Nacional de Idaho de las instalaciones de TREAT - https://inl.gov/360-tour-map/#treat
Referencia general
Stacy, Susan M. (2000) Demostrando el principio: Una historia del Laboratorio Nacional de Ingeniería y Medio Ambiente de Idaho, 1949-1999. Impresión del gobierno de los Estados Unidos. págs. 136, 268. ISBN 0160591856 .
Referencias específicas
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