Объект по проверке горячего топлива в Национальной лаборатории Айдахо включён в реестр ядерных исторических достопримечательностей США

Американское ядерное общество (ANS) недавно включило объект по проверке горячего топлива (HFEF) Национальной лаборатории Айдахо (INL) в реестр ядерных исторических достопримечательностей. С момента ввода в эксплуатацию в 1975 году этот объект выполняет задачи послереакторных испытаний ядерного топлива и материалов, продолжая обслуживать исследования в области передовых реакторов, коммерческого ядерного топлива и связанной с ними энергетической безопасности.

HFEF расположен в Комплексе материалов и топлива (MFC) Национальной лаборатории Айдахо и располагает крупнейшей в США инертной атмосферной горячей камерой, предназначенной для исследований ядерных материалов. Камера работает в аргоновой среде и оснащена защитными стенами толщиной около 4 футов, что позволяет проводить дистанционные, неразрушающие и высокоточные проверки образцов высокооблучённого топлива и материалов, снижая риск облучения персонала.

Возможности HFEF также обеспечиваются его сочетанием с реактором для нейтронной радиографии (NRAD). NRAD расположен под основной горячей камерой и представляет собой 250-киловаттный открытый бассейновый учебно-исследовательский реактор типа TRIGA (тренировочный, исследовательский, изотопный и универсальный реактор общего назначения), работающий с 1977 года. С помощью нейтронных пучков он обеспечивает визуализацию облучённого топлива и материалов, предоставляя данные для изучения состава, структуры и эксплуатационного поведения топлива. 18 февраля 2026 года NRAD завершил 5000-й пуск реактора и испытал новую систему высокоразрешающей цифровой нейтронной визуализации.

На ранних этапах эксплуатации HFEF в основном использовался для изучения таких явлений, как радиационно-индуцированное вакансионное распухание, радиационная ползучесть, а также их влияния на размерную стабильность топливных стержней и тепловыделяющих сборок. С ростом потребностей проектов, связанных с экспериментальным реактором-размножителем II (EBR-II) и установкой по испытанию быстрых нейтронов (FFTF) в штате Вашингтон, возможности HFEF постоянно расширялись, а его исследовательские результаты имеют важное значение для оценки безопасности, надёжности и срока службы реакторов.

После закрытия EBR-II в 1994 году в HFEF было добавлено оборудование в горячей камере для поддержки исследовательских работ по пирохимической переработке облучённого топлива и отверждению отходов топливного цикла. Впоследствии объект прошёл модернизацию и обновление оборудования, что позволило проводить проверки длинных топливных стержней коммерческих легководных реакторов, топлива с трёхструктурными изотропными частицами (TRISO) и топлива пластинчатых исследовательских реакторов.

Главный технический директор реакторов MFC Дуг Кроуфорд (Doug Crawford) отметил, что гибкость, продемонстрированная HFEF за последние 50 лет, и способность адаптироваться к меняющимся исследовательским потребностям остаются важной особенностью этого объекта. Основная горячая камера HFEF имеет ширину около 30 футов, длину около 70 футов и высоту около 25 футов, облицована оцинкованной углеродистой сталью, оснащена бетонными защитными стенами, специальными свинцово-стеклянными окнами и 15 рабочими постами, что позволяет проводить точные дистанционные операции с высокорадиоактивными материалами. Рядом с основной горячей камерой также расположена дезактивационная камера с воздушной атмосферой, предназначенная для безопасного удаления и утилизации радиоактивных материалов.

В последние годы расширяется и сфера применения NRAD. Помимо долгосрочного выполнения задач нейтронной радиографии, исследователи также используют его северную радиографическую станцию для проведения испытаний на нулевую мощность критичности демонстрационного реактора “Unity” компании Deployable Energy (Deployable Energy), чтобы проверить физические характеристики активной зоны этого батарейного реактора мощностью 1 МВт.

Для удовлетворения новых исследовательских задач HFEF также продолжает высвобождать и приводить в порядок площади ядерных объектов. Летом 2024 года инженеры MFC начали очистку зоны HFEF, известной как окно 9M, демонтировав более 10 000 фунтов оборудования, включая домкратные плиты и опорные узлы, корзины для материалов, нагревательные устройства и большое количество проводов и кабелей. Всё это оборудование перед утилизацией прошло дезактивацию. Эта зона теперь готова к поддержке работ, связанных с новой натриевой испытательной петлёй установки для испытаний переходных реакторных процессов (TREAT), предназначенной для изучения и проверки поведения топлива в аварийных условиях передовых реакторов.

Премия Американского ядерного общества за ядерные исторические достопримечательности была учреждена в 1985 году для признания мест или объектов, способствующих развитию ядерной науки и техники. Ожидается, что официальная церемония включения HFEF в реестр состоится позднее в этом году, и он станет десятым объектом Национальной лаборатории Айдахо, получившим это признание, наряду с такими действующими объектами, как передовой испытательный реактор, объекты топливного цикла и TREAT.

Леон Уолтерс (Leon Walters), вышедший на пенсию руководитель инженерного отдела Аргоннской национальной лаборатории (Argonne National Laboratory), в письме в поддержку номинации отметил, что HFEF способен как проверять влияние облучения на крупные компоненты, так и подготавливать образцы до масштабов, пригодных для микроструктурного анализа; по мере расширения возможностей объекта синхронно повышался и профессиональный уровень соответствующего технического персонала. Он считает, что включение HFEF в реестр ядерных исторических достопримечательностей является признанием не только самого объекта, но и нескольких поколений инженеров и техников, участвовавших в исследованиях топлива и материалов.