SLOWPOKE (сокращение от Safe LOW-POwer Kritical Experiment ) — это семейство низкоэнергетических ядерных исследовательских реакторов типа «резервуар в бассейне», разработанных компанией Atomic Energy of Canada Limited (AECL) в конце 1960-х годов. Джон У. Хилборн (родился в 1926 или 1927 году [1] ) — ученый, наиболее тесно связанный с их разработкой. [2] Они имеют бериллиевое отражение с очень низкой критической массой , но обеспечивают потоки нейтронов выше, чем доступные от небольшого ускорителя частиц или других радиоактивных источников .
Реакторы SLOWPOKE-2 (самые многочисленные из реакторов семейства SLOWPOKE) изначально использовали 93% высокообогащенного урана в виде 28% уран - алюминиевого сплава с алюминиевой оболочкой, а затем в 1985 году была введена в эксплуатацию новая конструкция с низкообогащенным ураном (~19,9% обогащения) с использованием керамического топлива UO2 . Активная зона представляет собой сборку из примерно 200-300 топливных стержней , диаметром всего 22 сантиметра (8,7 дюйма) и высотой 23 сантиметра (9,1 дюйма), окруженную фиксированным бериллиевым кольцом и нижней бериллиевой плитой. Критичность поддерживается по мере сгорания топлива путем добавления бериллиевых пластин в поддон поверх активной зоны. Активная зона реактора находится в бассейне с обычной легкой водой диаметром 2,5 метра (8 футов 2 дюйма) и глубиной 6 метров (20 футов), что обеспечивает охлаждение посредством естественной конвекции. В дополнение к пассивному охлаждению, реактор имеет высокую степень внутренней безопасности ; то есть он может регулировать себя пассивными, естественными способами, такими как замедление цепной реакции , если вода нагревается или образует пузырьки . Эти характеристики настолько доминирующие, что реактор SLOWPOKE-2 имеет лицензию на работу без присмотра в течение ночи (но контролируется дистанционно). Большинство SLOWPOKES рассчитаны на номинальную мощность 20 кВт, хотя возможна работа на более высокой мощности в течение более коротких промежутков времени.
Исследовательский реактор SLOWPOKE был задуман в 1967 году в Whiteshell Laboratories AECL. В 1970 году прототип установки под названием SLOWPOKE (и название реактора, и название класса прототипных реакторов из 2 реакторов, в который он входил; особенно позже, когда появились последующие поколения реакторов SLOWPOKE, этот тип реакторов получил название SLOWPOKE-1 ), был спроектирован и построен в Chalk River Laboratories . Он был в первую очередь предназначен для канадских университетов, обеспечивая более высокий поток нейтронов, чем доступные на небольших коммерческих ускорителях, избегая при этом сложности и высоких эксплуатационных расходов существующих ядерных реакторов. Прототип Chalk River стал критическим в 1970 году и был перемещен в Университет Торонто в 1971 году. Он имел одну площадку для образцов в бериллиевом отражателе и работал на уровне мощности 5 кВт. В 1973 году мощность была увеличена до 20 кВт, а период автономной работы был увеличен с 4 до 18 часов. Реактор был демонтирован в 1976 году и заменен в Университете Торонто реактором следующего поколения SLOWPOKE-2.
Первый коммерческий образец начал строительство в 1970 году и был запущен 14 мая 1971 года в AECL's Commercial Products Division в Tunney's Pasture - 20 Goldenrod Driveway, Ottawa , Ontario . Он имел выходную мощность 20 кВт (тепловую) и был типа SLOWPOKE/SLOWPOKE-1. Реактор был прототипом и был остановлен в 1984 году.
Было построено два реактора типа SLOWPOKE, он же SLOWPOKE-1. Оба реактора выведены из эксплуатации.
В 1976 году в Университете Торонто была установлена коммерческая конструкция следующего поколения, названная SLOWPOKE-2 (снова название реактора и класса реактора, другие представители которого были построены в других местах), заменив оригинальный блок SLOWPOKE-1 (см. выше). Коммерческая модель имеет пять мест для образцов в бериллиевом отражателе и пять мест, размещенных снаружи отражателя.
В период с 1976 по 1985 год в шести городах Канады и в Кингстоне, Ямайка , были введены в эксплуатацию еще семь реакторов SLOWPOKE-2 с топливом из высокообогащенного урана (ВОУ). В 1985 году в Королевском военном колледже Канады (RMC) в Кингстоне, Онтарио, был введен в эксплуатацию первый реактор SLOWPOKE-2 с топливом из низкообогащенного урана ( НОУ ) . С тех пор пять реакторов SLOWPOKE-2 были выведены из эксплуатации (Исследовательский совет Саскачевана, Университет Торонто, Университет Альберты, Университет Далхаузи и реактор AECL / MDS Nordion в Канате ), а три переведены на НОУ ( Политехнический институт Монреаля , Университет Вест-Индии и Королевский военный колледж Канады ).
Всего было построено восемь реакторов SLOWPOKE-2: семь в Канаде и один на Ямайке. [3] По состоянию на 2022 год [обновлять]из восьми три находятся в эксплуатации (те, которые используют/переоборудованы на НОУ), а пять были выведены из эксплуатации.
AECL также спроектировала и построила (начало строительства 1985, начало эксплуатации 1987) увеличенную версию (2-10 МВт), названную демонстрационным реактором SLOWPOKE ( SDR , SLOWPOKE-3 ) для централизованного теплоснабжения в своем исследовательском ядерном учреждении Whiteshell в Манитобе . Экономика системы централизованного теплоснабжения на основе технологии SDR оценивалась как конкурентоспособная по сравнению с традиционным ископаемым топливом . Однако рынок для этой технологии не материализовался, и предложенный SES-10 ( SLOWPOKE-4 на основе опыта SDR) так и не был построен, а SDR был закрыт для вывода из эксплуатации в 1989 году.
В середине 1980-х годов Канада недолгое время рассматривала возможность перевода своих подводных лодок класса «Оберон» на ядерную энергетику с использованием ядерного реактора SLOWPOKE для непрерывной подзарядки батарей корабля во время подводных операций. [4] Значительная часть работы была проделана по потенциальному применению реактора в морских условиях в Королевском военном колледже Канады . [5]
Реакторы SLOWPOKE используются в основном для нейтронного активационного анализа (NAA), в научных исследованиях и в качестве коммерческой услуги, а также для обучения, подготовки, изучения облучения, нейтронной радиографии (только в Королевском военном колледже Канады ) и производства радиоактивных трассеров . Главными преимуществами являются надежность и простота использования этой конструкции реактора и воспроизводимость нейтронного потока. Поскольку топливо вообще не модифицируется в течение как минимум 20 лет, нейтронный спектр в местах облучения не меняется, а нейтронный поток воспроизводится примерно с точностью до 1%.
Три из первоначальных реакторов все еще находятся в эксплуатации. Хотя все технические цели этого реактора были достигнуты, отсутствие зарубежных продаж было разочаровывающим.
Два реактора SLOWPOKE/SLOWPOKE-1 (из 2 построенных), пять реакторов SLOWPOKE-2 (из 8 построенных) и один реактор SLOWPOKE-3 (из 1 построенного) были выведены из эксплуатации. Реактор SLOWPOKE-4 никогда не строился.