Реактор с плавательным бассейном , [1] также называемый реактором с открытым бассейном , представляет собой тип ядерного реактора , активная зона которого (состоящая из топливных элементов и управляющих стержней ) погружена в открытый бассейн, обычно состоящий из воды. [2]
Вода действует как замедлитель нейтронов , охлаждающий агент и радиационная защита. Слой воды непосредственно над активной зоной реактора настолько полностью экранирует радиацию, что операторы могут безопасно работать над реактором. Эта конструкция имеет два основных преимущества: реактор легко доступен и вся система охлаждения первого контура, то есть вода в бассейне, находится под нормальным давлением. Это позволяет избежать высоких температур и высокого давления атомных электростанций . Реакторы бассейна используются в качестве источника нейтронов и для обучения, а в редких случаях — для обработки тепла, но не для выработки электроэнергии.
Открытые бассейны имеют высоту от 6 до 9 м (от 20 до 30 футов) и диаметр от 1,8 до 3,6 м (от 6 до 12 футов). Некоторые бассейны, например бассейн канадского реактора MAPLE , имеют прямоугольную, а не цилиндрическую форму и часто содержат до 416 000 литров (110 000 галлонов) воды. Большинство бассейнов построены над уровнем пола, но некоторые полностью или частично находятся под землей. Существуют типы с обычной (легкой) водой и только с тяжелой водой , а также так называемые конструкции «бак в бассейне», в которых для охлаждения используется замедление тяжелой воды в небольшом резервуаре, расположенном в большом бассейне с легкой водой. Вокруг объекта иногда размещают спасательные жилеты для спасения персонала, который может упасть в бассейн, что еще больше усиливает внешний вид среды, напоминающей плавательный бассейн.
Обычно в реактор загружают низкообогащенное урановое (НОУ) топливо, состоящее из менее 20% U-235 , легированного матрицей, такой как алюминий или цирконий . Высокообогащенный уран (ВОУ) был предпочтительным топливом, поскольку он имел более длительный срок службы, но его использование в невоенных реакторах было в значительной степени исключено, чтобы избежать проблем с распространением . Однако чаще всего используется обогащение 19,75%, что чуть ниже уровня 20%, который делает его высокообогащенным. Топливные элементы могут представлять собой пластины или стержни с содержанием урана от 8,5% до 45% . В активную зону могут быть добавлены блоки или пластины из бериллия и графита , поскольку отражатели нейтронов и стержни, поглощающие нейтроны, протыкают активную зону для контроля. General Atomics из Ла-Хойи, Калифорния, производит во Франции топливные элементы реактора TRIGA для большинства реакторов этого типа по всему миру. Охлаждение активной зоны осуществляется либо за счет конвекции , вызванной горячей активной зоной, либо в более крупных реакторах за счет принудительного потока теплоносителя и теплообменников .
Различные станции для хранения предметов, подлежащих облучению, расположены внутри активной зоны или непосредственно рядом с ней. Пробы можно опускать в активную зону сверху или доставлять пневматически по горизонтальным трубкам снаружи резервуара на уровне активной зоны. Также могут быть установлены вакуумированные или заполненные гелием горизонтальные трубы для направления пучка нейтронов на мишени, расположенные на расстоянии от реакторного зала.
Большинство исследовательских реакторов относятся к бассейновому типу. Как правило, это конструкции с низким энергопотреблением и низкими эксплуатационными расходами. Например, SLOWPOKE от AECL имеет лицензию на работу без присмотра до 18 часов. Бор-нейтронозахватная терапия – еще одно медицинское применение.