美国强大的核试验反应堆得到罕见的大修

爱达荷州博伊西市——今年夏天，爱达荷州的科学家计划拆除世界上最强大的核试验反应堆之一的6.2万磅（28100公斤）不锈钢盖，进行一次罕见的内部检修。

科学家们在本周的采访中说，爱达荷州国家实验室的先进试验反应堆正在翻新，并用新的部件和实验能力进行改进。

这项为期9个月、耗资1.7亿美元的工作称为核心内部构件更换，于上个月开始，计划于今年年底左右完成。

在过去的三年里，又花了1亿美元更换外部设备，以保持试验反应堆的运转。

在反应堆进行的实验帮助美国海军核动力战舰在海上停留更长时间，支持美国宇航局的太空探索，并推进救生医疗。该反应堆在努力延长商业核电站的运行时间和建立新的更安全的反应堆以减少温室气体排放方面也发挥着关键作用。

“ATR是一个绝对漂亮的反应堆，”负责试验反应堆的副实验室主任肖恩·奥凯利说在这个星球上从来没有这样的人。”

反应堆的配置使其可以同时运行多个测试。一些最好的测试时段面临长达十年的等待空间来运行实验，其他时段提前几年预订。

ATR是独一无二的，因为与商业核反应堆不同，ATR产生的热量转化为能量，因此可以测试新材料和燃料，以了解它们在高辐射环境中的反应。试验反应堆独特的立体式设计包括一个核心，核心被铍金属包围以反射中子。

但所有这些中子都会磨损试验反应堆的内部部件，这意味着如果不翻新，它将失去进行实验的能力。

反应堆的设计者预见到了这个问题，并创造了一个内部组件可以定期更换的反应堆。这是自1967年反应堆开始运行以来的第六次，也是17年来的第一次。

奥凯利和ATR战略辐照能力部门主管汉斯·沃格尔（Hans Vogel）说，最困难的挑战将出现在今年夏天，工人们将取下不锈钢盖，露出试验反应堆的内部。

沃格尔说：“拆除反应堆顶盖本身，这是一个30吨的升降机，我们这样做，这是一个非常罕见的演变，并补充说，这将是随后大约三个月的内部硬件更换。

O'Kelly和Vogel说，美国已经考虑建造一个耗资数十亿美元的新试验反应堆，但到目前为止还是选择了使用ATR。

它是世界上同类反应堆中功率最大的一个，满功率时能产生250兆瓦的能量。中国有一个能生产125兆瓦的试验反应堆，比利时有一个能生产100兆瓦的试验反应堆。田纳西州的橡树岭国家实验室有一个能产生85兆瓦电的实验室。

奥凯利说，功率更大的好处是燃料和材料可以测试到极限。

他说：“你不需要设计为100兆瓦的燃料，当你第一次达到103兆瓦时，它就失效了。”你在里面建立了一个安全裕度，我们必须测试这个安全裕度。”

此外，ATR具有O'Kelly所描述的“在整个堆芯保持恒定的中子通量梯度”的能力。ATR具有恒定的通量曲率，因此实验者有固定的功率，他们确切地知道该区域的功率是多少。”

他说，其他试验反应堆的实验可能更具挑战性，因为在实验过程中，环境正在发生变化。

这座先进的试验反应堆已被用于开发反应堆和燃料，这些反应堆和燃料可以维持美国核动力战舰30年的寿命。因为不需要加油，这些舰艇可以花更多的时间执行任务，这意味着海军需要建造更少的舰艇。

爱达荷号，弗吉尼亚级核动力攻击潜艇，受益于ATR的工作。这艘潜艇计划于2023年下水，服役30年。