El reactor australiano de agua ligera de piscina abierta ( OPAL ) es un reactor nuclear de investigación de piscina de 20 megavatios (MW) . Inaugurado oficialmente en abril de 2007, reemplazó al Reactor Australiano de Alto Flujo como el único reactor nuclear de Australia, y está ubicado en el Establecimiento de Investigación de la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO) en Lucas Heights, Nueva Gales del Sur , un suburbio de Sydney . Tanto OPAL como su predecesor han sido conocidos simplemente como reactor Lucas Heights .
Los principales usos del reactor son:
El reactor funciona en un ciclo de operación de 30 días ininterrumpidos a plena potencia, seguido de una parada de 5 días para reorganizar el combustible.
Normalmente, el reactor funciona durante un total de unos 300 días al año.
La empresa argentina INVAP se encargó íntegramente, mediante un contrato llave en mano , firmado en junio de 2000, de la entrega del reactor, realizando el diseño, construcción y puesta en marcha. La construcción civil local fue realizada por el socio de INVAP, John Holland - Evans Deakin Industries. [1] La instalación cuenta con una gran fuente de neutrones fríos de deuterio líquido (20 litros (4,4 imp gal; 5,3 US gal)), [2] guías de superespejos modernas y una guía de 35 por 65 metros (115 pies × 213 pies) sala. La fuente de frío fue diseñada por el Instituto de Física Nuclear de Petersburgo, [3] el sistema criogénico diseñado y suministrado por Air Liquide y el conjunto inicial de cuatro guías de superespejos suministrados por Mirrotron. [4]
El 17 de diciembre de 2001, 46 activistas de Greenpeace ocuparon las instalaciones de Lucas Heights para protestar por la construcción de OPAL. Los manifestantes obtuvieron acceso al recinto, al reactor HIFAR, al almacén de residuos radiactivos de alta actividad y a la torre de radio. Su protesta destacó los riesgos ambientales y de seguridad de la producción de materiales nucleares y el envío de desechos radiactivos desde la instalación. [5]
OPAL fue inaugurado el 20 de abril de 2007 por el entonces Primer Ministro australiano John Howard [6] y reemplaza al reactor HIFAR . ANSTO recibió una licencia de funcionamiento de la Agencia Australiana de Protección Radiológica y Seguridad Nuclear (ARPANSA) en julio de 2006, lo que le permitió comenzar la puesta en servicio en caliente, donde primero se carga el combustible en el núcleo del reactor. OPAL se volvió crítico por primera vez en la tarde del 12 de agosto de 2006 y alcanzó su máxima potencia por primera vez en la mañana del 3 de noviembre de 2006. [7]
El núcleo del reactor consta de 16 conjuntos combustibles de tipo placa de bajo enriquecimiento y está ubicado bajo 13 metros (43 pies) de agua en una piscina abierta. Se utiliza agua ligera (H 2 O normal) como refrigerante y moderador, mientras que agua pesada (D 2 O) se utiliza como reflector de neutrones . El objetivo del reflector de neutrones es mejorar la economía de neutrones en el reactor y, por tanto, aumentar el flujo máximo de neutrones.
OPAL es la pieza central de las instalaciones de ANSTO y ofrece producción de radiofármacos y radioisótopos , servicios de irradiación (incluido el dopaje por transmutación de neutrones del silicio), análisis de activación de neutrones e investigación con haces de neutrones . OPAL es capaz de producir cuatro veces más radioisótopos para tratamientos de medicina nuclear que el antiguo reactor HIFAR , y una gama más amplia de radioisótopos para el tratamiento de enfermedades. El diseño moderno incluye una fuente de neutrones fríos (CNS). [2]
El reactor OPAL ya ha recibido siete premios en Australia. [8]
El Instituto Bragg de ANSTO alberga la instalación de dispersión de neutrones de OPAL . Ahora funciona como una instalación para usuarios que presta servicios a la comunidad científica en Australia y en todo el mundo. En 2009 se recibió nueva financiación para instalar más instrumentos y líneas de luz competitivos. La instalación actual comprende los siguientes instrumentos:
ECHIDNA es el nombre del difractómetro de polvo de neutrones de alta resolución . El instrumento sirve para determinar las estructuras cristalinas de materiales mediante radiación de neutrones análoga a las técnicas de rayos X. Lleva el nombre del equidna monotrema australiano , ya que los picos espinosos del instrumento parecen un equidna.
Opera con neutrones térmicos . Una de las características principales es el conjunto de 128 colimadores y detectores sensibles a la posición para una rápida adquisición de datos. ECHIDNA permite determinar la estructura, medir la textura y mapear el espacio recíproco de cristales individuales en la mayoría de los entornos de muestras diferentes, al servicio de las comunidades de física, química, materiales, minerales y ciencias de la tierra. ECHIDNA es parte del parque de instrumentos de dispersión de neutrones del Instituto Bragg . [9]
PLATYPUS es un reflectómetro de tiempo de vuelo construido sobre una fuente de neutrones fríos . El instrumento sirve para determinar la estructura de interfaces mediante haces de neutrones altamente colimados . Estos rayos se proyectan sobre la superficie en ángulos bajos (normalmente menos de 2 grados) y la intensidad de la radiación reflejada se mide en función del ángulo de incidencia.
Funciona utilizando neutrones fríos con una banda de longitud de onda de 0,2 a 2,0 nm. Aunque se requieren hasta tres ángulos de incidencia diferentes para cada curva de reflectividad, la naturaleza del tiempo de vuelo significa que las escalas de tiempo de los procesos cinéticos son accesibles. Al analizar la señal reflejada, se construye una imagen de la estructura química de la interfaz. Este instrumento se puede utilizar para examinar biomembranas, bicapas lipídicas, magnetismo, capas de tensioactivos adsorbidos, etc.
Lleva el nombre de Ornithorhynchus anatinus , el mamífero monotrema semiacuático originario de Australia.
WOMBAT es un difractómetro de polvo de neutrones de alta intensidad . El instrumento sirve para determinar las estructuras cristalinas de materiales mediante radiación de neutrones análoga a las técnicas de rayos X. Lleva el nombre del wombat , un marsupial autóctono de Australia.
Operará con neutrones térmicos . Ha sido diseñado para obtener la máxima velocidad de flujo y adquisición de datos a fin de ofrecer patrones de difracción resueltos en el tiempo en una fracción de segundo. Wombat se concentrará en estudios in situ e investigaciones en las que el tiempo es crítico, como determinaciones de estructuras, mediciones de texturas y mapeo espacial recíproco de monocristales en los entornos de muestras más diferentes, al servicio de las comunidades de física, química, materiales, minerales y ciencias de la tierra.
KOWARI es un difractómetro de tensión residual de neutrones . El escaneo de deformaciones utilizando neutrones térmicos es una técnica de difracción de polvo en un bloque policristalino de material que investiga el cambio de espaciado atómico debido a tensiones internas o externas . Lleva el nombre del kowari , un marsupial australiano.
Proporciona una herramienta de diagnóstico no destructiva para optimizar, por ejemplo, el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT, similar al templado ) de estructuras soldadas. Las tensiones de tracción, por ejemplo, impulsan el crecimiento de grietas en componentes de ingeniería y las tensiones de compresión inhiben el crecimiento de grietas (por ejemplo, agujeros expandidos en frío sujetos a ciclos de fatiga). Las estrategias de extensión de vida tienen un alto impacto económico y el escaneo de tensiones proporciona las tensiones necesarias para calcular la vida restante, así como los medios para monitorear el estado de los componentes, ya que no es destructivo. Una de las características principales es la mesa de muestra que permitirá examinar grandes componentes de ingeniería mientras los orienta y posiciona con mucha precisión. [ cita necesaria ]
Durante el período inicial de prueba y puesta en servicio, todos los equipos y sistemas se probaron individualmente y luego de manera integrada. Las pruebas iniciales se llevaron a cabo sin cargar combustible nuclear en el núcleo, y luego se siguió un plan cuidadoso para cargar combustible nuclear en el núcleo del reactor y, posteriormente, alcanzar una reacción nuclear en cadena por primera vez. La potencia del reactor se aumentó en etapas sucesivas para finalmente permitir que el reactor funcionara a su máxima potencia. Una vez completada la puesta en servicio, el regulador nuclear de Australia, la Agencia Australiana de Protección Radiológica y Seguridad Nuclear (ARPANSA), emitió una licencia que autorizaba el funcionamiento de OPAL a plena potencia. Durante los primeros ciclos de operación, se produjo un período inicial típico de un diseño único en su tipo. [17] [18] El reactor ha demostrado ser un proveedor confiable de radiofármacos , al mismo tiempo que sirve como fuente de neutrones para realizar investigaciones de materiales. [19] [20]
Desde su puesta en servicio el reactor ha estado funcionando con una disponibilidad muy alta, durante el período 2012-13 operó 265 días a plena potencia (incluido un período extendido de mantenimiento de rutina), durante 2013-14 durante 294 días a plena potencia, y durante 2014- El 15 de enero funcionó 307 días a plena potencia.
A septiembre de 2016 ha acumulado un total de 2200 Días de Potencia Total equivalentes. Cada ciclo operativo de 30 días se irradian más de 150 lotes de silicio y se produce Mo99 de forma regular para el mercado de la medicina nuclear. OPAL ha entregado 4 millones de dosis. En cuanto a la investigación con neutrones, el Centro Australiano para la Dispersión de Neutrones (anteriormente Instituto Bragg) cuenta con más de 120 científicos y 13 instrumentos operativos de haces de neutrones, y ha producido más de 600 artículos de investigación científica utilizando los neutrones provenientes del núcleo OPAL. [ cita necesaria ]
34°03′05″S 150°58′44″E / 34.051339°S 150.978799°E / -34.051339; 150.978799