Пакистанский атомный исследовательский реактор ( PARR ) — это два ядерных исследовательских реактора и два других экспериментальных источника нейтронов, расположенных в лаборатории PINSTECH , Нилор , Исламабад , Пакистан.
Кроме того, существует перерабатывающее предприятие, именуемое «Новые лаборатории», для исследований и производства ядерного оружия.
Первый ядерный реактор был поставлен и профинансирован правительством Соединенных Штатов Америки в середине 1960-х годов. Другой реактор и перерабатывающее предприятие построены и поставлены Комиссией по атомной энергии Пакистана (PAEC) в 1970-х и 1980-х годах соответственно. Под надзором Соединенных Штатов и Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) первые два реактора подлежат гарантиям МАГАТЭ и его инспекциям. [1]
Реактор PARR-I был поставлен правительством США в 1965 году в рамках программы «Атомы для мира» . Институт PINSTECH был спроектирован американским архитектором Эдвардом Дарреллом Стоуном , когда известные пакистанские ученые Абдус Салам и Ишрат Хуссейн Усмани приехали в США в начале 1960-х годов. Первый реактор был поставлен компанией American Machine and Foundry в качестве подрядчика, а первый реактор был построен американским инженером-атомщиком Питером Картером . [2]
На первом этапе было завершено строительство реакторного здания и вспомогательных сооружений, реактор вышел на критическую мощность 21 декабря 1965 года. Второй этап, состоящий из различных лабораторий, мастерской, библиотеки и аудитории, был введен в эксплуатацию в 1974 году. Последняя модернизация объекта была проведена председателем PAEC и известным ученым-атомщиком г -ном Муниром Ахмадом Ханом в 1989 году.
Реактор PARR-I был первым реактором, поставленным American Machine and Foundry. Питер Картер лично руководил строительством реактора. PARR-I — это исследовательский реактор бассейнового типа и типа реактора для испытания материалов (MTR). Первоначально основанный на топливе из высокообогащенного урана (ВОУ), ВОУ-топливо использует обогащенный на ~93% 235 U при мощности 5 МВт . [3] Первый реактор вышел на критическую мощность 21 декабря 1965 года под руководством Хафиза Куреши , доктора МН Кази, Наима Ахмада Хана и Салима Раны.
Реактор PARR-I достиг полной мощности 22 июня 1966 года. В PARR-I практически невозможно обеспечить безопасные поставки свежего топлива ВОУ. Однако, чтобы обеспечить непрерывность ядерного топлива , PARR-I был преобразован для использования ~20% низкообогащенного урана (НОУ) из 235 U в октябре 1991 года. Программу преобразования ядерного топлива возглавил председатель PAEC г-н Мунир Ахмад Хан . Реактор также был модернизирован с уровня мощности 5 МВт до 10 МВт. [4]
Программа была выполнена для удовлетворения потребностей в более высоких потоках нейтронов для экспериментальных исследовательских целей и производства изотопов . Модернизированный реактор также был предоставлен для компенсации уменьшения потока нейтронов из-за более высокой концентрации 238 U в топливе НОУ по сравнению с топливом ВОУ. Реактор был выведен на критический уровень 31 октября 1991 года под руководством доктора Ишфака Ахмада и доктора Икбала Хуссейна Куреши и достиг уровня мощности 10 МВт 7 мая 1992 года. Конфигурация активной зоны достигла своей равновесной конфигурации в феврале 1995 года. [5]
Реактор PARR-II — это реактор, разработанный и построенный собственными силами Пакистанской комиссии по атомной энергии. Конструкция реактора PARR-II похожа на реактор с миниатюрным источником нейтронов (MNSR) и реактор SLOWPOKE . Реактор был разработан PAEC под руководством председателя Мунира Ахмада Хана и его команды инженеров и ученых. Реактор PARR-II достиг критического состояния и начал работу 21 января 1974 года. [6] Реактор PARR-II — это реактор типа «резервуар в бассейне» с номинальной мощностью 27–30 кВт. Как и первый реактор, реактор спроектирован для использования топлива из высокообогащенного урана (ВОУ). Топливо ВОУ использует ~90% 235 U при мощности 30 кВт. [7] Деминерализованная легкая вода используется в качестве замедлителя теплоносителя , а активная зона реактора отражается металлическим Be 4 .
PARR-II состоит из активной зоны реактора, стержня управления и ядерных отражателей и заключен в герметичный цилиндрический корпус из сплава Al 13. Активная зона ядерного реактора представляет собой недозамедлительную решетку с отношением 1 H к 235 U при температуре 20 °C (68 °F) и обеспечивает сильный отрицательный температурный коэффициент и тепловой объемный коэффициент реактивности . [8] Ученые и инженеры PAEC также построили и сконструировали ядерный ускоритель 9 апреля 1989 года. Ускоритель частиц активно используется для проведения исследований в области ядерных технологий.
В отличие от PARR-I и PARR-II, New Labs не подлежит инспекциям МАГАТЭ . [ требуется ссылка ] и полностью отличается от своих родительских реакторов. Это завод по переработке плутониевого топлива , работающий как пилотный завод по переработке 94 Pu с возможностью использования ~7% 239 Pu для обработки изотопов и использования выбросов и радиации 86 Kr . [9] Это также завод по переработке для превращения <~7% 239 Pu в <~7% оружейного топлива 240 Pu. [10] New Labs были спроектированы и построены собственными силами Пакистанской комиссией по атомной энергии (PAEC) под руководством ее председателя Мунира Ахмада Хана, тогда как ее директором проекта был инженер-механик Чаудхри Абдул Маджид . Строительством объекта руководила NESPAK.
В 1960-х годах PAEC заключила контракт на проект с British Nuclear Fuels (BNFL) и Saint-Gobain Techniques Nouvelles (SGN). [ требуется ссылка ] Инженеры и ученые PAEC руководили первоначальным проектированием крупномасштабного завода по переработке с мощностью переработки 100 тонн топлива в год, в то время как BNFL и SGN предоставили финансирование, техническую помощь и ядерное топливо. Однако после ядерного испытания «Операция «Улыбающийся Будда» в Индии как британские, так и французские потребительские компании немедленно расторгли свои контракты с PAEC.
Завод был завершен в 1981 году, а испытания холодной переработки для производства плутония состоялись в New Labs в 1986 году. New Labs оказались в центре внимания, когда Пакистан тайно испытал свое ядерное устройство на основе плутония в Кирана Хиллз . [11] 30 мая 1998 года ученые PAEC под руководством известного физика-ядерщика доктора Самара Мубаракманда испытали миниатюрное ядерное устройство, которое, как полагают, является плутониевым устройством, для которого плутоний, скорее всего, был переработан пакистанскими учеными в оружейный класс в New Labs. Сообщалось, что испытательная мощность ядерного устройства составила 12–40 кт .
В начале 1983 года пакистанский физик-ядерщик доктор Самар Мубаракманд разработал и создал ускоритель нейтронных частиц и ядерный ускоритель для проведения исследований взрывов ядерных элементов и изотопов в ядерном устройстве . Известный как ускоритель заряженных частиц (УЗЧ), ядерный ускоритель представляет собой ускоритель ионов на 250 кэВ , который может доставлять все газообразные ионы, такие как + H , + N , + O , + He , + Ne , + Ar , + Kr , + Xe или молекулярные ионы . Диапазон энергий ускорителя очень гибкий, и ионы от 50 до 250 кэВ могут быть доставлены к мишени размером от нескольких мм до многих см. [12]
Установка для частиц предназначена для имплантации ионов 42+ Mo , 51+ Sn и 46+ Pb в сталь, трение может быть снижено до ~50%. В процессе ионной имплантации окисление ингибируется подходящими ионами, такими как 5+ B , 20+ Ca в металлы. Ускоритель PINSTECH может использоваться по взаимной договоренности между PINSTECH и промышленностью или любыми другими организациями. [12]
В 1961 году правительство Соединенных Штатов возглавило создание экспериментального источника термоядерной энергии на основе ICF недалеко от Нилора, до создания Института PINSTECH. [13] Генератор нейтронов был куплен PAEC у Техасского центра ядерной науки A&M . [13] Установка способна производить моноэнергетические нейтроны с энергией 3,5–14,7 МэВ из реакции дейтерия-трития, генерируемой термоядерной энергией . [13] Эти экспериментальные термоядерные устройства способны захватывать слабый поток нейтронов порядка 10 5 – 10 8 нейтронов на см 2 в секунду, что приводит к нуклеосинтезу с помощью s-процесса ( процесс захвата медленных нейтронов ). [13] Он разработан и планируется для активации быстрыми нейтронами таких элементов, как кислород и азот, а также некоторых редкоземельных изотопов. [13]