【核能基础与历史01】世界上第一个快堆

文摘   科学   2024-07-01 11:27   北京  








1949年3月,也就是75年前的3月,被称为Clementine的25kW反应堆达到了满功率。








1、快中子试验堆

反应堆控制室

Clementine作为一个试验堆,运行了相当长的时间并取得了一定的成功,它也是世界上第一个快中子(高能)反应堆,从1946年的初始临界运行到1952年的最终停堆。

这个独特名称的反应堆,位于美国洛斯阿拉莫斯科学实验室(现称洛斯阿拉莫斯国家实验室),其任务是提供钚燃料快中子反应堆的运行数据,并提供裂变中子源的数据。

这个反应堆名字来源于淘金热时期流行的民间曲调“哦,我的亲爱的,克莱门汀(Clementine)”。

该设计于1945年获得批准,1946年8月在物理学家、曼哈顿项目资深人士菲利普·莫里森的监督下开始施工。

最后的施工是在大卫·霍尔(David Hall)和简·汉密尔顿·霍尔(Jane Hamilton Hall)的监督下完成(他们后来分别成为反应堆部门的负责人和LANL的助理主任)。

以下是关于该反应堆设计的考虑因素:

1.选择使用德尔塔相钚,是因为这种材料对温度变化不敏感,导热性和热膨胀性比其他相好,而且在冶金学上已经十分了解。

2.反应堆应该是一个“快速”的机器,也就是说,受控裂变将由高能或快中子发生。这意味着反应堆可以是小尺寸的,因为不使用缓和材料。

3.反应堆应在约10 kw的功率下运行。这种功率将产生足够的中子通量,用于反应堆的许多用途,但在反应堆的整体设计中,特别是在冷却系统和屏蔽中,不会遇到太多困难。

4.反应堆将通过循环汞冷却,因为快速裂变需要未减额的冷却剂。

5.设计和施工将由洛斯阿拉莫斯的人员完成。这将最大限度地减少这项工作的成本和工作量。

6.反应堆建成后,实验室将获得的优势和设施是:

a.用于核研究的高强度快中子源。b.用于检查炸弹原理的高强度裂变谱中子源。c.用于研究快中子反应堆的方法和易于控制的装置。d.用于研究未来生产裂变材料的增殖原理的装置。e.用于研究快堆发电原理的装置,以期应用于未来的大型发电厂。

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