46°3′15.53″N 77°21′52.12″O / 46.0543139, -77.3644778El reactor National Research Universal ( NRU ) fue un reactor de investigación nuclear de 135 MW construido en Chalk River Laboratories , Ontario , una de las instalaciones científicas nacionales de Canadá . Era una instalación científica multipropósito que cumplía tres funciones principales. Generaba radionucleidos utilizados para tratar o diagnosticar a más de 20 millones de personas en 80 países cada año (y, en menor medida, otros isótopos utilizados para fines no médicos). Era la fuente de neutrones para el Centro Canadiense de Haz de Neutrones de la NRC : un centro de investigación de materiales que surgió del trabajo ganador del Premio Nobel de Bertram Brockhouse . Fue el banco de pruebas de Atomic Energy of Canada Limited para desarrollar combustibles y materiales para el reactor CANDU . En el momento de su retiro el 31 de marzo de 2018, era el reactor nuclear en funcionamiento más antiguo del mundo.
El diseño del reactor NRU se inició en 1949. Es fundamentalmente un diseño canadiense, significativamente avanzado respecto del NRX . [1] Fue construido como sucesor del reactor NRX en el Proyecto de Energía Atómica del Consejo Nacional de Investigación de Canadá en Chalk River Laboratories . El reactor NRX era la fuente de neutrones más intensa del mundo cuando comenzó a funcionar en 1947. [2] No se sabía cuánto tiempo se podía esperar que funcionara un reactor de investigación , por lo que la dirección de Chalk River Laboratories comenzó a planificar el reactor NRU para garantizar la continuidad de los programas de investigación. [2]
El NRU comenzó a funcionar de manera autónoma (o alcanzó su estado "crítico") el 3 de noviembre de 1957, una década después del NRX , y era diez veces más potente. Inicialmente, se diseñó como un reactor de 200 MW, alimentado con uranio natural . El NRU se convirtió a 60 MW con combustible de uranio altamente enriquecido (HEU) en 1964 y se convirtió por tercera vez en 1991 a 135 MW con combustible de uranio poco enriquecido (LEU).
El sábado 24 de mayo de 1958, la NRU sufrió un accidente importante . [3] [4] [5] Una barra de combustible de uranio dañada se incendió y se partió en dos mientras se la retiraba del núcleo. El fuego se extinguió, pero una cantidad considerable de productos de combustión radiactiva había contaminado el interior del edificio del reactor y, en menor grado, una zona del laboratorio circundante. La limpieza y la reparación tardaron tres meses. La NRU volvió a funcionar en agosto de 1958. Se tomaron precauciones para garantizar que nadie estuviera expuesto a niveles peligrosos de radiación y el personal involucrado en la limpieza fue monitoreado durante las décadas siguientes. [6] Un cabo llamado Bjarnie Hannibal Paulson que estaba en la limpieza desarrolló cánceres de piel inusuales y recibió una pensión por discapacidad. [7] [8]
La calandria de la NRU , el recipiente que contiene sus reacciones nucleares, está hecha de aluminio y fue reemplazada en 1971 debido a la corrosión. La calandria no ha sido reemplazada desde entonces, aunque es probable que sea necesario un segundo reemplazo. Una ventaja del diseño de la NRU es que se puede desmontar para permitir su actualización y reparación.
En octubre de 1986, el reactor NRU fue reconocido como un hito histórico nuclear por la Sociedad Nuclear Estadounidense . [9] Desde que NRX fue desmantelado en 1992, después de 45 años de servicio, no ha habido respaldo para NRU.
En 1994, Bertram Brockhouse recibió el Premio Nobel de Física por su trabajo pionero realizado en los reactores NRX y NRU en la década de 1950. Dio origen a una técnica científica que ahora se utiliza en todo el mundo. [10]
En 1996, la AECL informó a la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear (en aquel entonces conocida como Junta de Control de la Energía Atómica ) que la operación del reactor NRU no continuaría más allá del 31 de diciembre de 2005. Se esperaba que se construyera una instalación de reemplazo dentro de ese período. Sin embargo, no se construyó ningún reemplazo y en 2003, la AECL informó a la CNSC que tenían la intención de continuar la operación del reactor NRU más allá de diciembre de 2005. La licencia de operación se extendió inicialmente hasta el 31 de julio de 2006, y se obtuvo una renovación de la licencia de 63 meses en julio de 2006, lo que permitió la operación de la NRU hasta el 31 de octubre de 2011. [11]
En mayo de 2007, la NRU estableció un nuevo récord para la producción de isótopos médicos. [12]
En junio de 2007, se inauguró en la NRU un nuevo instrumento de dispersión de neutrones . [13] El reflectómetro de neutrones D3 está diseñado para examinar superficies, películas delgadas e interfaces. La técnica de reflectometría de neutrones es capaz de proporcionar información única sobre materiales en la escala de longitud nanométrica.
El 18 de noviembre de 2007, el reactor NRU se cerró para realizar tareas de mantenimiento rutinario. Esta parada se extendió voluntariamente cuando AECL decidió instalar sistemas de energía de emergencia (EPS) con calificación sísmica en dos de las bombas de enfriamiento del reactor (además de los sistemas de energía de respaldo de CA y CC que ya estaban instalados), como lo exigió la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear (CNSC) en agosto de 2006 como parte de la extensión de su licencia de operación. Esto dio como resultado una escasez mundial de radioisótopos para tratamientos médicos porque AECL no había organizado previamente un suministro alternativo. El 11 de diciembre de 2007, la Cámara de los Comunes de Canadá , actuando sobre la base de lo que el gobierno describió como el asesoramiento de un "experto independiente", aprobó una legislación de emergencia que autorizaba el reinicio del reactor NRU con una de las dos conexiones sísmicas completas (una bomba sería suficiente para enfriar el núcleo) y autorizaba el funcionamiento del reactor durante 120 días sin la aprobación de la CNSC. La legislación, C-38, fue aprobada por el Senado y recibió la sanción real el 12 de diciembre. El Primer Ministro Stephen Harper acusó a la CNSC "designada por los liberales" de este cierre que "puso en peligro la salud y la seguridad de decenas de miles de canadienses". Otros consideraron que las acciones y prioridades del Primer Ministro y el gobierno tenían como objetivo proteger la eventual venta de AECL a inversores privados. [14] [15] [16] [17] El gobierno anunció más tarde planes para vender parte de AECL en mayo de 2009. [18]
El reactor NRU se reinició el 16 de diciembre de 2007.
El 29 de enero de 2008, la ex presidenta de la CNSC, Linda Keen, testificó ante un comité parlamentario que el riesgo de fallo del combustible en el reactor NRU era de "1 en 1000 años", y afirmó que se trataba de un riesgo mil veces mayor que el "estándar internacional". Estas afirmaciones fueron refutadas por la AECL. [19]
El 2 de febrero de 2008 se completó la segunda conexión sísmica, dentro del plazo de 120 días previsto en el proyecto de ley C-38.
A mediados de mayo de 2009 se detectó una importante fuga de agua en la base de la vasija del reactor, lo que provocó una parada temporal del mismo. Se estimó que la fuga era de 5 kg (<5 litros) por hora, como resultado de la corrosión. Se trató de la segunda fuga de agua pesada desde finales de 2008. Se vació el combustible del reactor y se drenó todo su moderador de agua pesada. No se superaron los niveles administrativos de radiactividad durante la fuga ni durante la vaciado de combustible, y toda el agua derramada fue contenida y tratada in situ.
El reactor permaneció cerrado hasta agosto de 2010. [20] La prolongada parada fue necesaria para desabastecer el reactor, determinar el alcance total de la corrosión en la vasija y, por último, efectuar las reparaciones, todo ello con acceso remoto y restringido desde una distancia mínima de 8 metros debido a los campos radiactivos residuales en la vasija del reactor. La parada de 2009 se produjo en un momento en que solo uno de los otros cuatro reactores de obtención regular de isótopos médicos en todo el mundo estaba produciendo, lo que dio lugar a una escasez mundial.
El 31 de marzo de 2018, siguiendo la orden del gobierno de cerrar las operaciones, NRU se cerró de forma permanente antes del desmantelamiento programado para comenzar en 2028. [21] [22]
Con la construcción del reactor NRX , por primera vez fue posible fabricar comercialmente isótopos que no se encuentran comúnmente en la naturaleza. En el núcleo de un reactor en funcionamiento hay miles de millones de neutrones libres . Al insertar un trozo de material objetivo en el núcleo, los átomos del objetivo pueden capturar algunos de esos neutrones y convertirse en isótopos más pesados. La fabricación de isótopos médicos fue una innovación médica canadiense a principios de la década de 1950.
El reactor NRU continuó el legado del NRX y hasta su desmantelamiento el 31 de marzo de 2018 produjo más isótopos médicos que cualquier otra instalación del mundo.
El núcleo del reactor de la NRU tenía unos 3 metros de ancho y 3 metros de alto, lo que es inusualmente grande para un reactor de investigación. Ese gran volumen permitió la producción masiva de isótopos. Otros reactores de investigación en el mundo producen isótopos para usos médicos e industriales, por ejemplo, el reactor europeo de alto flujo de Petten en los Países Bajos, el reactor Maria en Polonia y el reactor OPAL en Australia, que comenzó a funcionar en abril de 2007.
Originalmente, estaba previsto que la NRU cerrara en octubre de 2016. Como no había ningún fabricante de isótopos estables listo para intervenir hasta 2018, el Gobierno canadiense permitió que la NRU produjera isótopos hasta marzo de 2018. [28]
El reactor de la NRU alberga la instalación nacional de Canadá para la dispersión de neutrones : el Centro Canadiense de Haz de Neutrones del NRC . La dispersión de neutrones es una técnica en la que un haz de neutrones brilla a través de una muestra de material y, dependiendo de cómo se dispersan los neutrones desde los átomos del interior, los científicos pueden determinar muchos detalles sobre la estructura cristalina y los movimientos de los átomos dentro de la muestra.
Un pionero de la técnica fue Bertram Brockhouse, que construyó algunos de los primeros espectrómetros de neutrones en los reactores NRX y NRU y recibió el Premio Nobel de Física en 1994 por el desarrollo de la espectroscopia de neutrones . [29]
El Centro Canadiense de Haces de Neutrones del NRC continúa ese campo de la ciencia en la actualidad, operando como una instalación de acceso abierto para usuarios que permite a científicos de todo Canadá y del mundo utilizar neutrones en sus programas de investigación.
Es habitual que un país desarrollado cuente con una instalación nacional para la dispersión de neutrones y otra para la dispersión de rayos X. Los dos tipos de instalaciones proporcionan información complementaria sobre los materiales.
Una característica inusual del reactor NRU como fuente nacional de neutrones de Canadá es su diseño multipropósito: capaz de fabricar isótopos y apoyar la investigación y el desarrollo nuclear al mismo tiempo que suministra neutrones al conjunto de instrumentos de dispersión de neutrones.
El reactor de la NRU se caracteriza a veces (incorrectamente) como una simple instalación de investigación nuclear . Sin embargo, la dispersión de neutrones no es investigación nuclear , es investigación de materiales . Los neutrones son una sonda ideal de materiales, incluidos metales, aleaciones, biomateriales, cerámicas, materiales magnéticos, minerales, polímeros, compuestos, vidrios, nanomateriales y muchos otros. Los instrumentos de dispersión de neutrones del Centro Canadiense de Haz de Neutrones de la NRC son utilizados por universidades e industrias de todo Canadá todos los años porque el conocimiento de los materiales es importante para la innovación en muchos sectores. [30]
El reactor NRU tiene instalaciones de prueba integradas en su núcleo que pueden reproducir las condiciones dentro de un gran reactor generador de electricidad . El NRU en sí no genera vapor (ni electricidad); su agua de refrigeración se calienta hasta aproximadamente 55 grados Celsius. Sin embargo, dentro de las instalaciones de prueba se pueden producir altas temperaturas y presiones. Es esencial probar diferentes materiales antes de utilizarlos en la construcción de una central nuclear.
Los conocimientos fundamentales adquiridos en la NRU permitieron el desarrollo del reactor CANDU y constituyen la base de la industria nuclear canadiense .
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