フォード原子炉

Decommissioned nuclear reactor at the University of Michigan

フォード原子炉は、ミシガン大学アナーバー校に設置された、原子力の平和利用に関する研究施設でした。この施設は、戦時中に同大学で亡くなった585名の命を追悼するために設立されたミシガン・メモリアル・フェニックス・プロジェクトの一環でした。この原子炉は1957年9月から2003年7月3日まで稼働していました。稼働中、フォード原子炉は医学細胞生物学化学物理学、鉱物学考古学人類学、そして核科学の研究に使用されました。

この原子炉はスイミングプール型原子炉で、当初は 93%濃縮のU-235アルミニウム系燃料を用いて1MWで運転されていました。その後、19.5%濃縮の燃料を用いて2MWにアップグレードされました。エネルギー省は、大学に費用負担をかけることなく、燃料の製造、輸送、処分を行いました。この原子炉のピーク熱流束は 3 × 10 13  n/cm 2 s。10個のビームポートを備え、リーズ・アンド・ノースラップ社との下請け契約に基づきバブコック・アンド・ウィルコックス社によって建造された。

ミシガン大学ノースキャンパスには、廃止されたFNR(フェニックス記念研究所)の建物が今も残っています。この建物は、持続可能なエネルギーへの道筋を示すことを目的とした大学全体のプログラムであるミシガン記念フェニックスエネルギー研究所の拠点として改修されました。2015年には、原子炉施設自体の1,200万ドル規模の改修工事が開始され、大学の原子力工学部の新たな研究室へと生まれ変わりました。「原子力工学研究所」と名付けられたこの研究室は、2017年4月に開館しました。[1]

ミシガン記念フェニックスプロジェクト

ミシガン・メモリアル・フェニックス・プロジェクトは、原子力の平和利用を追求する第二次世界大戦の生きた記念碑でした。このプロジェクトは、第二次世界大戦で亡くなった大学関係者を追悼する実用的な記念碑を建立するという学生主導の取り組みから始まり、最終的にはフォード・モーター・カンパニーなど、個人や企業から25,000人以上の寄付者によって資金提供されました。フォード・モーター・カンパニーは研究炉の建設に100万ドルを寄付しました。FNRはミシガン・メモリアル・フェニックス・プロジェクトの主要な施設でしたが、このプロジェクトは大学全体の研究助成金の資金調達を担当していました。このプロジェクトは最終的に、研究担当副学長室と卒業生基金へと発展しました。[2]

フォード原子炉の制御パネル。
ミシガン大学ノースキャンパスのフェニックス研究所と FNR。

ミシガン記念フェニックスプロジェクトのディレクター

  • 1951-1959 ラルフ・A・ソーヤー博士
  • 1959-1961 ヘンリー・J・ゴンバーグ
  • 1961-1989 ウィリアム・カー
  • 1989-1998 ロナルド・F・フレミング
  • 1998-2001 ジョン・C・リー(暫定所長)
  • 2001-2003 デビッド・ウェー

始まり

戦争記念碑の建立を求める声は、1947年にミシガン大学の学生たちから寄せられました。地元の卒業生であるフレッド・スミスは、原子力の平和利用を調査するプロジェクトを提案しました。ミシガン・デイリー紙には、フェニックス・プロジェクトがアメリカ人が世界に貢献できることを示すだろうと示唆する一面ポスターが掲載されました。このアイデアは定着し、ミシガン大学ラックハム大学院の学部長であるラルフ・ソーヤーが計画を開始しました

1955年2月、原子力委員会はFNRの建設を認可しました。1955年夏、建設が開始されました。原子炉は1956年11月16日に開所しました。1957年9月18日には、最終的な機械操作と計算が行われていました。ラルフ・ソーヤー、ヘンリー・ゴンバーグ、アーダス・エモンズが待機する中、原子炉は1957年9月19日午前4時頃に最初の臨界を達成しました。1958年8月11日、FNRの出力は定格出力の1メガワットに達しました。

研究

研究は多くの分野にまたがる分野で行われました。食品への放射線照射の安全性を調査する研究も行われました。フェニックス研究所には温室が備えられており、放射線が植物に与える影響に関する初期の研究の多くが行われました。化学科では、放射線による炭化水素分解能力を試験するプログラムが実施されました炭素14年代測定装置が設置され、科学者は有機残留物の正確な年代測定が可能になりました。中性子ラジオグラフィーも可能となり、高密度物質の高解像度画像化が可能になりました。

原子力技術者は、微量物質を測定できる科学研究である中性子放射化分析にこの原子炉をよく利用しました。また、この原子炉はその他様々な原子力研究にも利用されました。

その他の用途

この原子炉は複数の同位元素の製造に使用されました。ヨウ素131ニッケル59は医学部向けの放射性トレーサーとして、臭素82は自動車会社向けに製造され、内燃機関のオイル消費量を追跡するために使用されました。また、この原子炉は、電力会社職員を対象とした1~2週間の原子力計測および原子炉操作コースの訓練にも使用されました。原子炉は、中性子線およびガンマ線による損傷試験サービスも提供していました。FNRは頻繁に見学に開放されていました。

検討委員会、1997年

1997年6月、フォード原子炉検討委員会は、フォード原子炉の将来に関する報告書を研究担当副学長(当時、ヴィンス・ペコラロ)に提出しました。委員会は、原子炉の維持管理に大学が年間100万ドルの費用を負担していると推定しました。

大学のさまざまな学部や原子炉を使用している他の機関に、施設の使用に関する意見を求める手紙が送られた。

地質学部のアレックス・ハリデイ教授とエリック・エッセネ教授は、Ar-40-Ar-39の老化に関する研究でこの原子炉を大いに活用しており、この原子炉を高く評価しました。原子力工学・放射線科学部のゲイリー・ワズ教授は、NERS(国立原子力研究センター)の15以上の授業とほぼすべての教授の研究がこの原子炉に依存していると説明しました。人類学博物館も、この原子炉の喪失は学生と教職員に深刻な悪影響を及ぼすと指摘しました。化学科など、他のいくつかの学部は、この原子炉を30年間使用しておらず、今後も使用する予定はないと述べました。

大学コミュニティ以外では、ミシガン州立大学地質科学部、ルイジアナ州立大学ネバダ大学ラスベガス校ブッフテル文理学部カリフォルニア大学サンタバーバラ校、ジョージア大学オークリッジ国立研究所NISTNRCサンディア国立研究所EPRIフォードGMが原子炉の稼働継続に関心を示したが、NASA(その他)は関心を示さなかった。

最終決定は原子炉の停止と廃炉でした。ミシガン大学の研究担当副学長は次のように述べました。

しかし近年、ミシガン大学の学術コミュニティによる原子炉の利用は大幅に減少し、現在では利用者の大部分が連邦政府と産業界に偏っています。この変化により、大学はもはや原子炉の多額の運用コストを正当化できなくなり、その運用コストは大学外の利用者への補助金として大部分を占めています。[3]

最近の作業

原子炉は2003年以降停止していますが、原子炉を収容していた空間は、10年にわたる原子炉の解体後、ほとんど活動がありませんでした。しかし近年、ミシガン大学は古い原子炉空間をミシガン大学の原子力工学部と放射線科学部の実験エリアに改造し始めました。2015年後半、大学は1200万ドルをかけてこの空間の改修を開始し、現在は「原子力工学実験室」[4]と呼ばれています

フォード原子炉に関する事実(1997年)

標準的な動作サイクル

典型的なフルパワーサイクルは、2MWで10日間運転し、その後4日間の停止メンテナンスを行うという構成で、週平均120時間のフルパワー運転時間となります。このペースで運転すると、毎年16個の新しい燃料要素が必要になりました。

仕様

  • 原子炉
    • 出力:2MW
    • 減速材:軽水
    • コア容積:6立方フィート(0.17 m 3
    • 格子構成:グリッド、8×6
      • 標準:41要素
      • コントロール:4要素
    • 通常平均熱出力密度:333.33 kW/ft 3
  • 容器
    • 容器圧力 60kPa(8.7psi)
    • 容器温度:38℃(100°F)
  • 燃料
    • 構成:ウラン235を0.167kg含む湾曲した燃料板18枚
    • 濃縮度:19.5%
    • 組成: 5214アルミニウムマトリックスのUAl x
    • クラッド構成:6061アルミニウム
    • 燃料補給頻度:5ヶ月ごとに3つの要素と1つの制御要素
    • 通常の要素寿命:900MWd
  • 熱流体
    • 流れの方向:コアを通って垂直下降
    • ポンプ:25馬力(19kW)遠心ポンプと重力ポンプ
    • 標準流量:1,000米ガロン(3,800リットル)/分
    • 通常の入口温度:43℃(109℉)
    • 通常の温度上昇:7~8度(13.5~14.0°F)
  • 運転経験
    • 過去5年間の強制停止回数(1997年)
      • 機器故障:39
      • 人事エラー:7
  • 過去の変更
    • 出力増加:1963年8月5日、1MWから2MWへ
    • 燃料転換U-AlからU-Al xへ、1978年11月
    • 濃縮度の変化:93%から19.5%へ、1981年12月
  • 実験施設
    • ビームポート:水平10
      • 熱中性子束1.0 × 10 8  n/cm 2 /s
      • 高速中性子束'1.0 × 10 6  n/cm 2 /s
      • ガンマ線量率:1.0 × 10 4  rad/h
    • ホットセル:2個、うち1個はウォーターロックによって原子炉プールに接続されています。
    • 照射ラック:使用済み燃料ラック3台
      • ガンマ線量率:4.5 × 10 4  rad/h
    • 空気圧チューブ:西側コア面に1本
      • 熱中性子束2.0 × 10 12  n/cm 2 /s
      • 高速中性子束'2.0 × 10 10  n/cm 2 /s
    • 熱柱:動作不能(原子炉には、大量の熱中性子源となる熱柱が設置されていました。しかし、初期段階で熱柱から漏れが生じ、使用不能となりました。)
  • 生成される主な同位体: フッ素-18、塩素-36、臭素-80、臭素-82、ヨウ素-131、ナトリウム-24、ランタン-140、セシウム-134m。

FNRの出版物の一部リスト

  • WW Meinke、「空気圧管による放射化分析の高速化」、Nucleonics 17、第9号、86-89、1959年9月。
  • CW Ricker および WR Dunbar、「FNR シム安全ロッドの変形」、Nuclear Science and Engineering、9、第 3 号、1961 年 3 月。
  • ビレラ、ゴンバーグ、グールド、「マウスのマンソン住血吸虫に対する免疫」、MM-PP-54-1、1961年3月
  • W. Wegst Jr.、「低エネルギー X 線の哺乳類組織細胞に対する波長依存効果」、MMPP-196-2、1963 年 4 月。
  • ブロック、ダニエルズ、キング、「熱中性子分光計用ビームを強化するための原子炉コアの改造」、アメリカ原子力学会年次総会、テネシー州ガトリンバーグ、1965 年 6 月 21 ~ 24 日。
  • RD Martin、「研究用原子炉の制御棒材料の問題」、原子力安全、10、第1号、63-72、1969年1月。
  • 文書番号50-2、「ミシガン大学の訓練および研究用原子炉の運転免許の更新に関する安全性評価報告書」、NUREG-1138、米国NRC、1985年7月。
  • リード・バーン、「ミシガン大学のフォード原子炉とフェニックス研究所:人類への恩恵」、Nuclear News、65-69、1993年6月。

参照

参考文献

この情報の大部分は、ミシガン大学ノースキャンパスのベントレー歴史図書館からのものです。このコレクションは「ミシガン記念フェニックス計画記録、1947年から現在まで」と題されており、40フィート(12メートル)を超える関連資料が含まれています。請求番号:87278 Bimu C530 2。詳細については[1]を参照してください。写真は地元アナーバー住民の地域コレクションからのものです

  • 米国エネルギー省、「アメリカ合衆国における研究・訓練・試験炉運転要覧」、第4版、1997年
  1. ^ キム・ロス (2017年9月29日). 「原子力工学研究所の献呈式:過去と未来をつなぐ」ミシガン・エンジニア・ニュースセンター. 2018年4月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年3月26日閲覧
  2. ^ Martin, Joseph D. (2016年2月). 「平和な原子がキャンパスにやってくる」. Physics Today . 69 (2): 40– 46. Bibcode :2016PhT....69b..40M. doi : 10.1063/pt.3.3081 .
  3. ^ 「フォード原子炉の廃止措置計画開始」ミシガン大学ニュースサービス、2000年11月21日。 2007年4月23日閲覧
  4. ^ “Nuclear engineering labs: $12M reform begins | Michigan Engineering”. 2016年6月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年4月10日閲覧
  • ミシガン記念フェニックスエネルギー研究所
  • NRC:フォード原子炉
  • EPA: 連邦登録環境文書
  • NRC:1998年5月13日違反通知(NRC検査報告書番号50-002/98202)

42°17′27.1″N 83°42′53.0″W / 42.290861°N 83.714722°W / 42.290861; -83.714722

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