6 апреля 2009

Конверсия зон исследовательских реакторов на НОУ - японский опыт

В Японии входит в заключительную фазу программа по переводу исследовательских реакторов на низкообогащённое урановое топливо (НОУ). Основные итоги и оставшиеся задачи были доложены японскими специалистами на конференции RERTR-2008, состоявшейся в конце прошлого года в Вене.

Всего в Японии находится в эксплуатации 8 исследовательских реакторов и 6 критсборок. Для некоторых из них японские специалисты совместно с их американскими коллегами проводят комплекс мероприятий по переводу их на НОУ.

Среди аппаратов, прошедших или проходящих конверсию в Японии, можно видеть производителей изотопов, материаловедческие реакторы и установки для лечения онкологических больных. Для каждого из них перевод с ВОУ по НОУ имел свои особенности.

Реактор JRR-4

Реактор JRR-4, принадлежащий японскому агентству по атомной энергии (JAEA), был впервые выведен на критику в январе 1965 года. Его мощность составляла 3,5 МВт, а в качестве топлива использовался уран с обогащением 93% в алюминиевой матрице, поставляемый из Соединённых Штатов.

К 1996 году все запасы ВОУ, предназначавшиеся для нужд JRR-4, закончились, и японские атомщики приступили к конверсии зоны на НОУ, сопровождавшейся рядом дополнительных работ - например, установкой медицинского пучка для бор-захватной терапии.

Конверсия заняла в общей сложности полтора года. Реактор был переведен на U3Si2-Al с плотностью по урану 3,8 г/см3. Последующая эксплуатация показала правильность такого выбора. С 1998 года по настоящее время выработка реактора JRR-4 на новом топливе составила 763 МВт×сут.

Недавно JRR-4 был остановлен на очередную модернизацию, на сей раз связанную с заменой отражателя. В японском атомном агентстве надеются, что этот аппарат возобновит свою эксплуатацию в июле 2009 года.

Реактор JMTR

JMTR - это материаловедческий исследовательский реактор, также принадлежащий JAEA. Он находится в строю с марта 1968 года, а его мощность составляет 50 МВт(тепловых). Как и во многих других аналогичных установках, исходным топливом в нём выступал U-Al с обогащением 93%.

Для JMTR мгновенного перехода на НОУ не получилось. В материаловедческих реакторах экспериментаторам требуются высокие флюенсы, и за длительность кампаний на новом топливе японским атомщикам пришлось побороться.

В качестве промежуточного этапа потребовалось осуществить переход на зону со средним обогащением урана (45%) и топливом UAlx-Al. Только накопив почти десятилетний опыт эксплуатации реактора при таком составе активной зоны, JAEA смогло выполнить следующую стадию конверсии и перевести реактор на НОУ.

Сейчас в JMTR используется такая же топливная матрица U3Si2-Al, как и в JRR-4, однако с существенно более высокой плотностью по урану 4,8 г/см3. Это позволило японцам сохранить и даже увеличить при переходе на НОУ длину кампании реактора, что важно для материаловедческих экспериментов. Для сравнения - если на ВОУ кампания JMTR составляла 12 суток, то на новом топливе с НОУ повышенной плотности её удалось поднять до 26 суток.

Реактор KUR

Реактор KUR - исследовательская установка мощностью 5 МВт(тепловых) в институте реакторных исследований при университете Киото. Как и большинство других исследовательских реакторов в Японии, он был построен в 60-ые годы.

Одно из основных применений KUR связано с медициной. Здесь, начиная с февраля 1990 года, проходят лечение онкологические больные. По этой и по ряду других причин перевод университетского реактора на НОУ долго задерживался.

Государственная политика Японии в области исследовательских реакторов постулирует необходимость сокращения объёмов ВОУ, циркулирующих в атомном секторе. Подчиняясь распоряжением властей, владельцы KUR приступили в 1992 году к конверсии зоны.

Но спустя два года Соединённые Штаты разрешили учёным использовать в KUR запасы ВОУ, ввезенные в Японию для загрузки в высокопоточный реактор KUHFR, который также должен был располагаться в университете Киото. Строительство высокопоточника было прекращено, и высвободившиеся запасы ВОУ позволили KUR продолжить работу на нужды медицины до 23 февраля 2006 года.

Дальнейшая эксплуатация реактора зависит от того, насколько удачно завершится перепроектирование его зоны на НОУ и сможет ли реактор обеспечивать заданные параметры на медицинском пучке. Все запланированные по программе конверсии мероприятия должны закончиться в мае этого года, и уже в июне реактор теоретически будет готов к приёму новых пациентов.