El reactor de haz de alto flujo ( HFBR ) fue un reactor de investigación ubicado en el Laboratorio Nacional Brookhaven , un laboratorio nacional del Departamento de Energía de los Estados Unidos ubicado en Upton, Nueva York , en Long Island, aproximadamente a 60 millas al este de la ciudad de Nueva York. [1] Sucesor del reactor de investigación de grafito Brookhaven , el HFBR operó desde 1965 hasta 1996 y ha sido parcialmente desmantelado. [2]
El objetivo principal del HFBR era producir neutrones para múltiples usos científicos. El reactor proporcionó una fuente de neutrones para la investigación científica multidisciplinaria en ciencia de los materiales, química, biología y física. El reactor se utilizó en la formulación de teorías ganadoras del Premio Nobel sobre ordenamiento cooperativo en grandes conjuntos de átomos. [1]
El reactor alcanzó su criticidad por primera vez el 31 de octubre de 1965. El HFBR, que era aproximadamente el doble de grande que el BGRR anterior, inicialmente operaba a un nivel de potencia térmica de 40 megavatios. Tras una actualización de los equipos en 1982, el reactor funcionó a un nivel de potencia térmica de hasta 60 megavatios; un nuevo análisis de seguridad dio como resultado que el HFBR se apagara en 1989 y se limitara a 30 megavatios térmicos al reiniciarse en 1991. [3] [2]
El HFBR se cerró en diciembre de 1996 para realizar tareas rutinarias de mantenimiento y recarga de combustible. Durante la parada, se identificó una fuga de agua tritiada mediante un muestreo rutinario de aguas subterráneas de pozos ubicados junto a la piscina de combustible gastado del reactor. Tras una investigación más a fondo, se descubrió una fuga en la piscina de combustible gastado que liberó agua contaminada con tritio al suelo. El reactor permaneció cerrado durante tres años para realizar revisiones de seguridad y ambientales. En enero de 1998, se retiró todo el combustible gastado y se envió fuera del sitio para permitir la inserción de un revestimiento de acero inoxidable en la piscina de combustible gastado para el reinicio del reactor. Sin embargo, en noviembre de 1999, el Departamento de Energía decidió cerrar permanentemente el HFBR. [3] [2]
El HFBR era un reactor de investigación refrigerado y moderado por agua pesada , alimentado con uranio enriquecido. El núcleo del reactor constaba de 28 conjuntos de combustible individuales dispuestos en una matriz compacta. El material combustible era uranio enriquecido aleado en aluminio y revestido con aluminio en placas curvas. El agua pesada (D2O ) servía como moderador/reflector de neutrones y refrigerante primario. El recipiente del reactor estaba fabricado con una aleación de aluminio y contenía el núcleo activo, el reflector y las barras de control. El recipiente constaba de una sección esférica de 82 pulgadas de diámetro soldada a un cilindro de 46 pulgadas de diámetro. La altura total del conjunto del recipiente era de 24,75 pies. Había nueve tubos de entrada de haz horizontal que son partes integrales de la sección esférica del recipiente. La región del núcleo proporcionaba espacio y acceso para 16 instalaciones experimentales. [4] [5] [6]
El reactor estaba alojado dentro de una estructura de confinamiento coronada por una cúpula semiesférica. El reactor se encontraba dentro de un edificio de confinamiento construido con placas de acero soldadas sostenidas por un armazón de vigas en I que descansa sobre una base cilíndrica. El diámetro interior de la semiesfera en su base es de 176 pies y 8 pulgadas. La base cilíndrica tiene 22 pies y 4 pulgadas de alto y descansa sobre una placa de lecho que está atornillada al anillo de cimentación de hormigón armado. La cimentación del edificio de confinamiento es una losa de hormigón armado de 5 pies de espesor que se apoya sobre el suelo debajo del edificio. El interior del edificio de confinamiento contenía el reactor y el escudo biológico y estaba dividido en niveles de equipos, experimental, balcón y operaciones. El nivel de operaciones contenía la sala de control, los talleres de instrumentos y mantenimiento, los laboratorios y las oficinas. El nivel de equipos contenía el sistema de purificación de agua de la piscina de combustible gastado, bombas e intercambiadores de calor, sistemas de refrigeración y la piscina de combustible gastado. El nivel experimental era para usuarios científicos. El escudo biológico del reactor, que rodeaba el reactor, ocupaba la parte central de este nivel. Un gran espacio abierto alrededor del escudo biológico albergaba el equipo experimental y había laboratorios y oficinas a lo largo del muro perimetral. Las oficinas, los vestuarios, los baños y el equipo de calefacción, ventilación y aire acondicionado se ubicaban en el balcón. El edificio de confinamiento tiene cuatro puntos de acceso: una esclusa de aire para el personal; una esclusa de aire para montacargas; y dos esclusas de aire para tractocamiones, una ubicada en el nivel experimental y otra en el nivel de equipos. [6]
Nueve líneas de haz de neutrones se extendían desde el HFBR en un patrón radial. Se podían realizar hasta 15 experimentos simultáneamente en las nueve líneas de haz. Dos operadores de reactor y dos supervisores trabajaban en la sala de control del HFBR las 24 horas del día. [4] Además de las líneas de haz, se proporcionaron siete cartuchos de irradiación de muestra para experimentos de activación de neutrones que se extendían desde el recipiente esférico del reactor hacia el combustible nuclear. [2]
Como reactor de investigación, el HFBR nunca tuvo un sistema de conversión de energía para generar electricidad. El calor de las reacciones nucleares se transfería desde el moderador y refrigerante de agua pesada circulante a un circuito de enfriamiento secundario de agua ordinaria que fluía a través de torres de enfriamiento ubicadas al oeste del confinamiento del HFBR. [7]
Cabe destacar que el reactor produjo su mayor flujo de neutrones fuera del núcleo, en lugar de dentro, lo que permitió mayores opciones en el diseño de experimentos. [1]
Durante 1993, el HFBR fue sometido a mejoras de seguridad, así como a la instalación de nuevos instrumentos científicos. [4]
En el exterior del edificio del reactor, y compartido con el BGRR construido anteriormente, se encontraba la Instalación de Filtro de Derivación del Reactor (RBFF). Esta instalación proporcionaba una mejor limpieza del aire antes de su escape a la atmósfera en el improbable caso de que fallara un elemento combustible en el BGRR o en el HFBR. También proporcionaba una limpieza del aire suficiente para permitir el uso de refrigeración por aire como método para combatir un incendio de grafito en el BGRR. La instalación se puso en funcionamiento en 1965. [5]
El 31 de marzo de 1994, se produjo un pequeño incendio en uno de los experimentos de línea de luz que se estaban llevando a cabo en el piso experimental fuera del reactor y del escudo biológico. El reactor, los sistemas operativos asociados al reactor y los sistemas de seguridad no se vieron afectados por el incendio. [8] [7]
El experimento que estudia la desintegración del lantano -148, llamado TRISTAN, que ardió contenía una cápsula cilíndrica de 5 gramos de uranio de aproximadamente 1 pulgada de diámetro y 1 ½ pulgadas de alto. La cápsula había sido expuesta a neutrones de una línea de haz del reactor. Durante el experimento se habían producido productos de fisión sólidos y gaseosos, incluido yodo-131 gaseoso , que se liberaron en el incendio. El personal de servicio identificó el humo del incendio aproximadamente a las 2:20 am; el reactor se apagó a las 2:45 am y el confinamiento del HFBR se evacuó a las 3:47 am. A las 4:51 am, los funcionarios del BNL declararon una emergencia de alerta, la segunda más baja de cuatro clasificaciones de emergencia. El incendio se extinguió por sí solo después de que se apagó el suministro de energía eléctrica al experimento. [8]
Siete miembros del personal del laboratorio resultaron mínimamente contaminados por radionucleidos arrastrados por el humo del incendio. Los siete fueron descontaminados en las duchas del laboratorio y se les permitió regresar a sus hogares. [8]
En el momento del incendio, se liberó a la atmósfera una cantidad mínima de radiación de la chimenea de ventilación que abastecía a BGRR y HFBR. La cantidad de radiación liberada se comparó con unos pocos segundos de radiación de fondo típica. Los funcionarios de BNL y los funcionarios de salud del estado de Nueva York coincidieron en que la liberación no supuso ningún peligro para el público. [7] [8]
El HFBR estuvo cerrado por múltiples investigaciones hasta junio de 1994, y luego se reanudó. El experimento TRISTAN se interrumpió de forma permanente. [7]
La descontaminación y el desmantelamiento del complejo HFBR, que consta de múltiples estructuras y sistemas para operar y mantener el reactor, se completaron entre 1999 y 2009. Las palas de las barras de control se retiraron y se enviaron fuera del sitio en 2009. La cúpula del HFBR, vaciada y limpia, que aún contiene el recipiente del reactor irradiado, se mantiene bajo vigilancia. [3] El desmantelamiento final del confinamiento del HFBR se realizará al final de un período de desintegración de radionucleidos que no exceda los 65 años. [2]
El tubo de escape rojo y blanco de 320 pies de alto construido para el BGRR en 1949 y luego compartido con el HFBR fue un hito distintivo para el área hasta su demolición en 2020. [9]
{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda ){{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )