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El SLOWPOKE ( acrónimo de Safe LOW-POwer Kritical Experiment ) es una familia de reactores de investigación nuclear de baja energía, tipo tanque en piscina, diseñados por Atomic...

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El SLOWPOKE ( acrónimo de Safe LOW-POwer Kritical Experiment ) es una familia de reactores de investigación nuclear de baja energía, tipo tanque en piscina, diseñados por Atomic Energy of Canada Limited (AECL) a partir de finales de la década de 1960. John W. Hilborn (nacido en 1926 o 1927 [ 1 ] ) es el científico más estrechamente asociado con su diseño. [ 2 ] Son de berilio reflectante con una masa crítica muy baja , pero proporcionan flujos de neutrones más altos que los disponibles de un pequeño acelerador de partículas u otras fuentes radiactivas .

Diseño básico

Modelo del núcleo del reactor SLOWPOKE .

Los reactores SLOWPOKE-2 (los más numerosos de la familia SLOWPOKE) originalmente usaban uranio altamente enriquecido al 93% en forma de aleación de uranio - aluminio al 28% con revestimiento de aluminio, y luego en 1985 se puso en marcha un nuevo diseño de uranio de bajo enriquecimiento (~19,9 % de enriquecimiento) que usaba combustible cerámico de UO₂ . El núcleo es un conjunto de aproximadamente 200-300 barras de combustible , de 22 centímetros (8,7 pulgadas) de diámetro y 23 centímetros (9,1 pulgadas) de altura, rodeado por un anillo fijo de berilio y una losa inferior de berilio. La criticidad se mantiene a medida que el combustible se quema agregando placas de berilio en una bandeja en la parte superior del núcleo. El núcleo del reactor se encuentra en una piscina de agua ligera común, de 2,5 metros (8 pies 2 pulgadas) de diámetro por 6 metros (20 pies) de profundidad, que proporciona refrigeración por convección natural. Además de la refrigeración pasiva, el reactor posee un alto grado de seguridad intrínseca ; es decir, puede autorregularse mediante mecanismos pasivos y naturales, como la ralentización de la reacción en cadena si el agua se calienta o forma burbujas . De hecho, estas características son tan importantes que el reactor SLOWPOKE-2 está autorizado para operar sin supervisión durante la noche (aunque con monitorización remota). La mayoría de los reactores SLOWPOKE tienen una potencia nominal de 20 kW, si bien es posible operarlos a mayor potencia durante periodos más cortos.       

Historia

LENTO-1 y LENTO-2

El reactor de investigación SLOWPOKE fue concebido en 1967 en los Laboratorios Whiteshell de AECL. En 1970, se diseñó y construyó en los Laboratorios Chalk River un prototipo llamado SLOWPOKE (nombre tanto del reactor como de la clase de dos reactores prototipo a la que pertenecía; especialmente más adelante, cuando aparecieron nuevas generaciones de reactores SLOWPOKE, estos reactores se denominaron SLOWPOKE-1 ) . Su objetivo principal era destinarlo a universidades canadienses, ya que proporcionaba un flujo de neutrones superior al de los pequeños aceleradores comerciales, evitando la complejidad y los elevados costes operativos de los reactores nucleares existentes. El prototipo de Chalk River alcanzó la criticidad en 1970 y fue trasladado a la Universidad de Toronto en 1971. Contaba con un único punto de muestreo en el reflector de berilio y operaba a una potencia de 5 kW. En 1973, la potencia se incrementó a 20 kW y el tiempo de funcionamiento sin supervisión se amplió de 4 a 18 horas. El reactor fue desmantelado en 1976 y reemplazado por un reactor SLOWPOKE-2 de nueva generación.

La construcción del primer reactor comercial comenzó en 1970 y entró en funcionamiento el 14 de mayo de 1971 en la División de Productos Comerciales de AECL, ubicada en Tunney's Pasture (20 Goldenrod Driveway, Ottawa , Ontario) . Tenía una potencia térmica de 20 kW y era del tipo SLOWPOKE/SLOWPOKE-1. El reactor era un prototipo y se desactivó en 1984.

Se construyeron dos reactores del tipo SLOWPOKE, también conocido como SLOWPOKE-1. Ambos reactores han sido desmantelados.

En 1976, se instaló en la Universidad de Toronto un diseño comercial de nueva generación, denominado SLOWPOKE-2 (que coincide con el nombre del reactor y de la clase de reactores, de la cual se construyeron otros ejemplares en otros lugares), en sustitución de la unidad original SLOWPOKE-1 (véase más arriba). El modelo comercial cuenta con cinco puntos de muestreo en el reflector de berilio y cinco puntos ubicados fuera del reflector.

Entre 1976 y 1985, se pusieron en funcionamiento otros siete reactores SLOWPOKE-2 con combustible de uranio altamente enriquecido (HEU) en seis ciudades canadienses y en Kingston, Jamaica . En 1985 , se puso en marcha el primer reactor SLOWPOKE-2 alimentado con uranio poco enriquecido (LEU) en el Royal Military College of Canada (RMC) en Kingston, Ontario . Desde entonces, cinco reactores SLOWPOKE-2 han sido desmantelados (Saskatchewan Research Council, Universidad de Toronto, Universidad de Alberta, Universidad de Dalhousie y el reactor AECL / MDS Nordion en Kanata ), y tres se han convertido a LEU ( Polytechnique Montreal , Universidad de las Indias Occidentales y Royal Military College of Canada ).

En total, se construyeron ocho reactores SLOWPOKE-2, siete en Canadá y uno en Jamaica. [ 3 ] A partir de 2022,De los ocho, tres están operativos (los que utilizan o han sido adaptados para el uso de uranio enriquecido) y cinco han sido dados de baja.

LENTO-3 y LENTO-4

AECL también diseñó y construyó (inicio de la construcción en 1985, inicio de la operación en 1987) una versión ampliada (2-10 MWt) llamada Reactor de Demostración SLOWPOKE ( SDR , SLOWPOKE-3 ) para calefacción urbana en su Centro de Investigación Nuclear de Whiteshell en Manitoba . Se estimó que la rentabilidad de un sistema de calefacción urbana basado en la tecnología SDR sería competitiva con la de los combustibles fósiles convencionales . Sin embargo, el mercado para esta tecnología no se materializó, y el proyecto SES-10 ( SLOWPOKE-4 basado en la experiencia con SDR) nunca se construyó, y el SDR se cerró para su desmantelamiento en 1989.

Fuente de energía marina

A mediados de la década de 1980, Canadá consideró brevemente la posibilidad de convertir sus submarinos de la clase Oberon a energía nuclear utilizando un reactor nuclear SLOWPOKE para recargar continuamente las baterías del buque durante las operaciones sumergidas. [ 4 ] Se había realizado un trabajo considerable sobre las posibles aplicaciones marinas del reactor en el Real Colegio Militar de Canadá . [ 5 ]

Aplicaciones actuales

Los reactores SLOWPOKE se utilizan principalmente para el análisis por activación neutrónica (AAN), tanto en investigación como en servicios comerciales, pero también para la docencia, la formación, los estudios de irradiación, la radiografía neutrónica (únicamente en el Real Colegio Militar de Canadá ) y la producción de trazadores radiactivos . Las principales ventajas son la fiabilidad y la facilidad de uso de este diseño de reactor, así como la reproducibilidad del flujo neutrónico. Dado que el combustible no se modifica en absoluto durante al menos 20 años, el espectro neutrónico en los sitios de irradiación permanece invariable y el flujo neutrónico es reproducible con una precisión de aproximadamente el 1 %.

Tres de los reactores originales siguen en funcionamiento. Si bien se alcanzaron todos los objetivos técnicos de este reactor, la falta de ventas al extranjero resultó decepcionante.

  • La licencia de operación del reactor no energético del Royal Military College of Canada fue renovada y será válida desde el 1 de julio de 2023 hasta el 30 de junio de 2043. [ 6 ] El RMC ha operado un pequeño reactor SLOWPOKE-2 (potencia nominal del reactor de 20  kW térmicos) desde 1985 (inicio de la construcción y operación en 1985). En febrero de 1999 se añadió un tubo de haz de neutrones (NBT) a las instalaciones del SLOWPOKE-2 para operaciones de radioscopia y tomografía (técnicas de imagen no destructivas bidimensionales y tridimensionales). [ 7 ]
  • La licencia de operación del reactor no energético SLOWPOKE-2 (20 kW térmico) de la École Polytechnique de Montréal  fue renovada y tendrá vigencia desde el 1 de julio de 2023 hasta el 30 de junio de 2033 [ 8 ] . El reactor ha estado en funcionamiento durante 40 años (la construcción comenzó en 1975 y la operación en 1976) y se utiliza para investigación, docencia, generación de neutrones y producción de isótopos. [ 9 ]
  • El Centro Internacional de Ciencias Ambientales y Nucleares de la Universidad de las Indias Occidentales en Kingston, Jamaica, continúa operando su reactor SLOWPOKE-2, que fue convertido a uranio de bajo enriquecimiento (LEU) en 2015 a través de una asociación con la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA) y con la asistencia del OIEA .

Solicitudes anteriores

Dos de los reactores SLOWPOKE/SLOWPOKE-1 (de los dos construidos), cinco de los reactores SLOWPOKE-2 (de los ocho construidos) y el único reactor SLOWPOKE-3 (de los dos construidos) han sido desmantelados. Nunca se construyó un reactor SLOWPOKE-4.

  • La Universidad de Dalhousie solicitó y obtuvo una licencia para desmantelar y retirar el combustible del reactor SLOWPOKE-2, que formaba parte del Centro de Investigación de Análisis de Trazas de Dalhousie en Halifax, Nueva Escocia , el 31 de agosto de 2011. El reactor SLOWPOKE-2 de Dalhousie (20  kW térmico) fue construido y entró en funcionamiento en 1976; fue desmantelado en 2011. [ 10 ]
  • El reactor SLOWPOKE/SLOWPOKE-1 de la Universidad de Toronto (primero de 5 kW y luego de 20 kW térmicos) operó primero en los Laboratorios Chalk River en 1970 y en la Universidad de Toronto entre 1971 y 1976. El reactor SLOWPOKE/SLOWPOKE-1 fue desmantelado en 1976. El reactor SLOWPOKE-2 de la Universidad de Toronto (20 kW térmicos) operó desde 1976 hasta el 31 de diciembre de 1998. La Universidad de Toronto solicitó y obtuvo una licencia para desmantelar su instalación de reactor de investigación nuclear SLOWPOKE-2 en 2001. [ 11 ]
  • El reactor SLOWPOKE/SLOWPOKE-1 (20 kW térmico), perteneciente a la División de Productos Comerciales de AECL ( Tunney's Pasture - 20 Goldenrod Driveway, Ottawa, Ontario), estuvo en funcionamiento entre 1971 y 1984. El edificio que lo albergaba fue demolido posteriormente.
  • El reactor SLOWPOKE-2 de la Universidad de Alberta (20 kW térmico) operó desde el 22 de abril de 1977 hasta su desmantelamiento el 5 de agosto de 2017. La Universidad de Alberta solicitó y obtuvo una licencia para desmantelar su instalación de reactor de investigación nuclear SLOWPOKE-2 en 2017. [ 12 ] [ 13 ] La consola SLOWPOKE de la U de A ahora forma parte de la colección de la Sociedad para la Preservación del Patrimonio Nuclear de Canadá, Inc., en Deep River, Ontario , junto con otros artefactos de SLOWPOKE.
  • El reactor SLOWPOKE-2 (16 kW térmico) del Consejo de Investigación de Saskatchewan estuvo en funcionamiento desde 1981 hasta su cierre en diciembre de 2017. Se esperaba que el desmantelamiento se completara en algún momento de 2020. [ 14 ]
  • El reactor SLOWPOKE-2 (de 20 kW de potencia térmica), ubicado en Kanata , originalmente propiedad de AECL y operado por esta compañía y posteriormente por MDS Nordion , comenzó su construcción y operación en 1984. Fue clausurado en 1989.
  • El reactor de demostración SLOWPOKE (SDR o SLOWPOKE-3; 2-10 MWth) del centro de investigación nuclear Whiteshell de AECL estuvo en funcionamiento entre 1987 y 1989 (el inicio de su construcción fue en 1985).
  • El reactor SES-10 (SLOWPOKE-4) propuesto nunca se construyó.

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Físico jubilado lucha por mantener abierto el histórico centro de investigación de Chalk River" .
  2. ↑ "Dr. John W. Hilborn" .
  3. ↑ "Reactores nucleares SLOWPOKE en Canadá" . 4 de marzo de 2016.
  4. ↑ Julie H. Ferguson (10 de marzo de 2014). A través de un periscopio canadiense: La historia del Servicio Submarino Canadiense . Dundurn. pág. 363. ISBN  978-1-4597-1056-6.
  5. ↑ Dunlop, David. "Diseño de un submarino híbrido canadiense: un caso para el reactor Slowpoke-2" . Revista Naval Canadiense . Revista Naval Canadiense . Consultado el 4 de abril de 2024 .
  6. ↑ "Instalación nuclear – Reactor de investigación SLOWPOKE-2 del Real Colegio Militar de Canadá" . nuclearsafety.gc.ca . Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear. 3 de febrero de 2014. Consultado el 9 de septiembre de 2023 .
  7. ^ Real Colegio Militar de Canadá SLOWPOKE
  8. ^ Comisión, Seguridad Nuclear Canadiense. "Reactor de investigación École Polytechnique de Montréal SLOWPOKE-2" . www.cnsc-ccsn.gc.ca . Consultado el 8 de junio de 2026 .
  9. ↑ "SLOWPOKE-2 de la École Polytechnique de Montréal" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 16 de octubre de 2013. Consultado el 8 de julio de 2013 .
  10. ^ Universidad de Dalhousie SLOWPOKE-2
  11. ^ Universidad de Toronto SLOWPOKE-2
  12. ↑ "Programa de Información Pública y Divulgación de la Universidad de Alberta" . Archivado del original el 14 de diciembre de 2019. Consultado el 12 de marzo de 2017 .
  13. ↑ "SLOWPOKE-2 de la Universidad de Alberta" . Archivado del original el 12 de octubre de 2013. Consultado el 8 de julio de 2013 .
  14. ↑ Shield, David (4 de enero de 2019) .«Fue algo único»: El reactor de investigación SLOWPOKE-2 de Saskatoon cierra sus puertas tras 37 años de funcionamiento . Canadian Broadcasting Corporation . Consultado el 29 de noviembre de 2019 .
  • Whitlock: "Preguntas frecuentes sobre energía nuclear canadiense" . Preguntas frecuentes sobre energía nuclear canadiense por el Dr. Jeremy Whitlock . Consultado el 5 de marzo de 2005 .
  • G. Kennedy y J. St. Pierre:: "REACTORES DE INVESTIGACIÓN SLOWPOKE-2 ALIMENTADOS CON LEU: EXPERIENCIA OPERATIVA Y UTILIZACIÓN" (PDF) . Reunión Internacional de 2002 sobre Enriquecimiento Reducido para Reactores de Investigación y Prueba . Consultado el 1 de octubre de 2005 .
  • La mort du projet SAGA-N par impôts fédéraux La muerte del proyecto SAGA-N por impuestos federales (se proporciona traducción al inglés)
  • Dando el paso: ¿Debería Canadá utilizar la tecnología de pilas de combustible para hacer que los submarinos de la clase Victoria sean más sigilosos?
  • Instalación del reactor SLOWPOKE de la Universidad de Toronto. Archivado el 20 de julio de 2011 en Wayback Machine.
  • Instalación del reactor nuclear SLOWPOKE de la Universidad de Alberta
  • El laboratorio SLOWPOKE École Polytechnique
  • Reactor nuclear McMaster
  • Reactor nuclear e instalación SLOWPOKE-2 del Real Colegio Militar de Canadá
  • Laboratorios Analíticos del Consejo de Investigación de Saskatchewan y sus Preguntas Frecuentes sobre SLOWPOKE
  • Departamento de Química de la Universidad de Dalhousie, Reactor de Investigación Nuclear SLOWPOKE
  • Energía Atómica de Canadá Limitada
  • Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear
  • Sociedad Nuclear Canadiense
  • Asociación Nuclear Canadiense
  • Centro Internacional de Ciencias Ambientales y Nucleares, Jamaica
  • Sociedad para la Preservación del Patrimonio Nuclear de Canadá, Inc. , Deep River, Ontario