El reactor de agua ligera australiano 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 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 Sídney . Tanto OPAL como su predecesor han sido conocidos simplemente como el reactor de Lucas Heights .
Los principales usos del reactor son:
El reactor funciona según un ciclo de operación de 30 días sin interrupción a plena potencia, seguido de una parada de 5 días para reorganizar el combustible.
Normalmente, el reactor funciona a potencia un total de unos 300 días al año.
La empresa argentina INVAP fue totalmente responsable, a través de un contrato llave en mano , firmado en junio de 2000, de la entrega del reactor, realizando el diseño, la construcción y la puesta en servicio. La construcción civil local estuvo a cargo del 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 gal imp; 5,3 gal EE.UU.]), [2] guías modernas de superespejo y una sala de guías de 35 por 65 metros (115 pies × 213 pies). La fuente fría 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 superespejo suministrado por Mirrotron. [4]
El 17 de diciembre de 2001, 46 activistas de Greenpeace ocuparon las instalaciones de Lucas Heights para protestar contra la construcción de OPAL. Los manifestantes lograron acceder a los terrenos, al reactor HIFAR, al depósito de residuos de alta radiactividad y a la torre de radio. Su protesta puso de relieve los riesgos ambientales y de seguridad que entraña la producción de materiales nucleares y el envío de residuos radiactivos desde las instalaciones. [5]
El reactor OPAL fue inaugurado el 20 de abril de 2007 por el entonces Primer Ministro australiano John Howard [6] y es el sustituto del reactor HIFAR . La ANSTO recibió una licencia de operación 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 el combustible se carga primero en el núcleo del reactor. El reactor OPAL alcanzó su estado crítico por primera vez la tarde del 12 de agosto de 2006 y alcanzó su máxima potencia por primera vez la mañana del 3 de noviembre de 2006. [7]
El núcleo del reactor está formado por 16 conjuntos de combustible de placas poco enriquecidos y se encuentra bajo 13 metros (43 pies) de agua en una piscina abierta. Se utiliza agua ligera (H2O normal ) como refrigerante y moderador , mientras que se utiliza agua pesada (D2O ) como reflector de neutrones . El objetivo del reflector de neutrones es mejorar la economía de neutrones en el reactor y, por lo tanto, aumentar el flujo máximo de neutrones.
El reactor OPAL es el eje central de las instalaciones de ANSTO y proporciona producción de radiofármacos y radioisótopos , servicios de irradiación (incluido el dopaje de silicio mediante transmutación neutrónica ), análisis de activación neutrónica e investigación con haces de neutrones . El reactor OPAL puede 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 . Actualmente funciona como instalación para usuarios que presta servicios a la comunidad científica de Australia y de todo el mundo. En 2009 se recibió nueva financiación para instalar más instrumentos y líneas de luz competitivos. La instalación actual consta de 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 los materiales mediante radiación de neutrones análoga a las técnicas de rayos X. Recibe su nombre del equidna monotrema australiano , ya que los picos espinosos del instrumento se parecen a un equidna.
Opera con neutrones térmicos . Una de las principales características es el conjunto de 128 colimadores y detectores sensibles a la posición para la adquisición rápida de datos. ECHIDNA permite la determinación de la estructura, la medición de la textura y el mapeo espacial recíproco de monocristales en la mayoría de los entornos de muestra 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 las interfaces utilizando haces de neutrones altamente colimados . Estos haces se proyectan sobre la superficie en ángulos bajos (normalmente inferiores a 2 grados) y la intensidad de la radiación reflejada se mide en función del ángulo de incidencia.
Funciona con 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 se pueden obtener escalas temporales de procesos cinéticos. Al analizar la señal reflejada se crea una imagen de la estructura química de la interfaz. Este instrumento se puede utilizar para examinar biomembranas, bicapas lipídicas, magnetismo, capas de surfactante adsorbidas, etc.
Recibe su nombre de Ornithorhynchus anatinus , el mamífero monotrema semiacuático nativo de Australia.
WOMBAT es un difractómetro de neutrones en polvo de alta intensidad . El instrumento sirve para determinar las estructuras cristalinas de los materiales mediante radiación de neutrones análoga a las técnicas de rayos X. Recibe su nombre del wombat , un marsupial autóctono de Australia.
Operará con neutrones térmicos . Ha sido diseñado para obtener el mayor flujo y la mayor velocidad de adquisición de datos con el fin de proporcionar patrones de difracción con resolución temporal en una fracción de segundo. Wombat se concentrará en estudios in situ e investigaciones en las que el tiempo es un factor crítico, como la determinación de estructuras, las mediciones de textura y el mapeo espacial recíproco de monocristales en los entornos de muestra más diversos, 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 deformación mediante neutrones térmicos es una técnica de difracción de polvo en un bloque policristalino de material que sondea el cambio de espaciamiento atómico debido a la tensión interna o externa . Recibe su 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 las estructuras soldadas. Las tensiones de tracción, por ejemplo, impulsan el crecimiento de grietas en los componentes de ingeniería y las tensiones de compresión inhiben el crecimiento de grietas (por ejemplo, orificios expandidos en frío sujetos a ciclos de fatiga). Las estrategias de extensión de la vida útil tienen un alto impacto económico y el escaneo de deformación proporciona las tensiones necesarias para calcular la vida útil 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 el examen de grandes componentes de ingeniería mientras los orienta y posiciona con mucha precisión. [ cita requerida ]
Durante el período inicial de pruebas 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 combustible nuclear cargado 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 incrementó en etapas sucesivas para permitir finalmente 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 autorizó la operación de OPAL a plena potencia. Durante los primeros ciclos de operación, se produjo un período de dentición típico de un diseño pionero. [17] [18] El reactor ha demostrado ser un proveedor confiable de radiofármacos , al mismo tiempo que sirve como fuente de neutrones para realizar investigaciones sobre materiales. [19] [20]
Desde su puesta en servicio, el reactor ha estado funcionando con una disponibilidad muy alta: durante el periodo 2012-13 operó 265 días a plena potencia (incluido un periodo extendido de mantenimiento rutinario), durante 2013-14 durante 294 días a plena potencia, y durante 2014-15 operó 307 días a plena potencia.
Hasta septiembre de 2016, ha acumulado un total de 2200 días de potencia máxima 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 suministrado 4 millones de dosis. En lo que respecta a la investigación con neutrones, el Centro Australiano de Dispersión de Neutrones (anteriormente Instituto Bragg) cuenta con más de 120 científicos y 13 instrumentos operativos de haz de neutrones, y ha producido más de 600 artículos de investigación científica utilizando los neutrones provenientes del núcleo de OPAL. [ cita requerida ]
34°03′05″S 150°58′44″E / 34.051339°S 150.978799°E / -34.051339; 150.978799