オープンプール型オーストラリア軽水炉

オープンプール・オーストラリア軽水炉（OPAL）は、20 メガワット（MW）のプール型原子炉研究用原子炉である。2007年4月に正式にオープンし、高中流束オーストラリア原子炉に代わるオーストラリア唯一の原子炉となり、シドニー郊外のニューサウスウェールズ州ルーカスハイツにあるオーストラリア原子力科学技術機構（ANSTO）研究施設に設置されている。OPALとその前身は、どちらも単にルーカスハイツ原子炉として知られている。

原子炉の主な用途は次のとおりです。

• 医療および産業用途の放射性同位元素を製造するためのターゲット材料の照射
• 中性子ビームと高度な実験装置を用いた材料科学および構造生物学の分野の研究
• 中性子放射化法と遅延中性子放射化法を用いた鉱物およびサンプルの分析
• シリコンインゴットにリンを照射し、半導体デバイスの製造に使用される基礎材料を生産する。

原子炉は、フルパワーで30日間連続運転し、その後燃料を入れ替えるために5日間停止するという運転サイクルで稼働する。

通常、原子炉は年間合計約 300 日間稼働します。

アルゼンチンの企業INVAPは、 2000年6月に締結されたターンキー契約を通じて、原子炉の納入、設計、建設、試運転の全責任を負った。現地の土木工事はINVAPのパートナーであるジョン・ホランド・エバンス・ディーキン・インダストリーズが担当した。^[1]この施設は、大型（20リットル（4.4英ガロン、5.3米ガロン））液体重水素冷中性子源、^[2]最新のスーパーミラーガイド、および35×65メートル（115フィート×213フィート）のガイドホールを特徴としている。冷中性子源はピーターズバーグ原子核物理学研究所によって設計され、^[3]極低温システムはエア・リキードによって設計および供給され、最初の4つのスーパーミラーガイドはミラートロンによって供給された。^[4]

2001年12月17日、グリーンピースの活動家46人がルーカスハイツの施設を占拠し、OPALの建設に抗議した。抗議者たちは敷地内、HIFAR原子炉、高レベル放射性廃棄物貯蔵庫、電波塔に立ち入った。彼らの抗議は、核物質の製造と施設からの放射性廃棄物の輸送の安全と環境へのリスクを強調した。^[5]

OPALは2007年4月20日、当時のオーストラリア首相 ジョン・ハワード氏によって開設され^{[6] 、} HIFAR原子炉の代替となる。ANSTOは2006年7月にオーストラリア放射線防護原子力安全庁（ARPANSA）から運転免許を取得し、燃料を原子炉の炉心に初めて装填するホットコミッショニングの開始を許可された。OPALは2006年8月12日の夕方に初めて臨界に達し、2006年11月3日の朝に初めてフルパワーに達した。^[7]

原子炉の炉心は16個の低濃縮プレート型燃料集合体で構成され、オープンプール内の 13 メートル (43 フィート) の水面下に設置されています。軽水 (通常の H 2 _O ) は冷却材および減速材として使用され、重水(D _{2 O) は}中性子反射体として使用されます。中性子反射体の目的は、原子炉内の中性子の効率を改善し、最大中性子束を増やすことです。

OPALはANSTOの施設の中心であり、放射性医薬品と放射性同位元素の製造、照射サービス（シリコンの中性子変換ドーピングを含む）、中性子放射化分析、中性子ビーム研究を提供しています。OPALは、旧HIFAR原子炉の4倍の核医学治療用の放射性同位元素と、病気の治療用のより幅広い放射性同位元素を生産することができます。最新の設計には冷中性子源（CNS）が含まれています。^[2]

OPAL原子炉はすでにオーストラリアで7つの賞を受賞している。^[8]

ANSTOのBragg研究所は、OPAL の中性子散乱施設をホストしています。現在、この施設はオーストラリアおよび世界中の科学コミュニティにサービスを提供するユーザー施設として稼働しています。2009 年には、競争力のある機器とビームラインをさらに導入するために新たな資金が調達されました。実際の施設は、次の機器で構成されています。

ECHIDNAは、高解像度中性子 粉末回折計の名前です。この装置は、X 線技術に類似した中性子放射線を使用して、物質の結晶構造を決定するために使用されます。装置のとげのある先端がハリモグラに似ていることから、 オーストラリアの単孔類 ハリモグラにちなんで名付けられました。

この装置は熱中性子で作動します。主な特徴の 1 つは、迅速なデータ取得を可能にする 128 個のコリメータと位置感度検出器のアレイです。ECHIDNA は、物理学、化学、材料、鉱物、地球科学のコミュニティに役立つ、さまざまなサンプル環境での単結晶の構造決定、テクスチャ測定、逆格子空間マッピングを可能にします。ECHIDNA は、ブラッグ研究所の中性子散乱装置パークの一部です。^[9]

• 中性子ガイド

  この装置は、OPAL 原子炉の TG1熱中性子ガイドに設置されています。原子炉からの距離は 58 メートル (190 フィート) です。この位置は、WOMBAT装置の次にガイド上で 2 番目です。ガイドのサイズは、高さ 300 ミリメートル (12 インチ)、幅 50 ミリメートル (2.0 インチ) で、スーパーミラーコーティングが施されています。

• プライマリコリメータ

  ビームの発散を減らし、機器の角度分解能を高めるために、モノクロメータの前にソラーコリメータがあります。これは強度の妥協であるため、それぞれ5'と10'の 2 つのアイテムを自動メカニズムで交換したり、完全に取り外したりすることができます。コリメータは、中性子ガイドによって送信されるビームのフル サイズをカバーします。

• モノクロメーター

  このモノクロメータは、ブラッグ反射ビームを集中させるために互いに傾けられた[115]配向ゲルマニウム結晶の板で作られています。この装置は、米国のブルックヘブン国立研究所の中性子施設の閉鎖後に同研究所から入手されました。

• 二次コリメータ

  オプションとして、 10' の角度許容範囲と 200 x 20 ミリメートル (7.87 インチ x 0.79 インチ)の二次コリメータをモノクロメータとサンプルの間のモノクロビーム内に配置することができ、これも機器の解像度機能に影響を与えます。

• スリットシステム

  吸収プレートの水平および垂直ペアの 2 つの自動化されたセットにより、二次コリメータの前に単色ビームのサイズとサンプル サイズを削減できます。不要な中性子を除去し、検出器付近のバックグラウンドを低減します。さらに、調査するサンプルの位置を選択することもできます。

• ビームモニター

  ²³⁵ U 核分裂モニターは、サンプルに入射する中性子の量を測定します。効率は10 ⁻⁴で、ほとんどの中性子は妨害されずに装置を通過します。モニターのカウントは、原子炉または上流の機器の変化によるビーム フラックスの変動を補正するために重要です。

• サンプルステージ

  サンプルは、360° 垂直オメガ回転軸、xy 変換テーブル、および ±20° 範囲の chi-phi クロス傾斜ステージで構成される高荷重ゴニオメータによってサポートされます。クライオスタット、炉、磁石、ロード フレーム、反応チャンバーなどのより重いサンプル環境をサポートするために、数百キログラムを保持できます。一般的な粉末サンプルは、非構造化バックグラウンドがほとんどないバナジウム缶に充填されます。前述のサンプル環境により、温度、圧力、磁場などの外部パラメータの関数としてサンプルの変化を測定できます。ゴニオメータ ステージは、ほとんどの粉末回折測定では不要ですが、サンプルの方向が重要な役割を果たす単結晶およびテクスチャ測定では重要になります。

• 検出器コリメータ

  128 個の検出器のセットは、それぞれ 5' コリメータを前面に備え、サンプルに焦点を合わせる 160° セクターに配置されています。コリメータは、散乱した放射線を 128 の角度位置の明確に定義された範囲に選択します。コリメータと検出器のセットアップ全体は、サンプルの周りを細かいステップでスキャンされる共通のテーブルに取り付けられ、さらに連続した回折パターンに結合されます。

• 検知管

  128 本の線形位置感度³ Heガス検出器チューブは、コリメータの後ろの 300 ミリメートル (12 インチ) の全開口高さをカバーします。検出器の両端に向かって抵抗性陽極上の電荷分割によって中性子イベントの位置を決定します。全体および局所的なカウント レートは数 10000 Hz の範囲にあります。

PLATYPUS は、冷中性子源上に構築された飛行時間 反射計です。この装置は、高度にコリメートされた中性子ビームを使用して界面の構造を決定するために使用されます。これらのビームは、低角度 (通常 2 度未満) で表面に照射され、反射された放射線の強度が入射角の関数として測定されます。

この装置は、波長帯域 0.2～2.0 nm の冷中性子を使用して動作します。各反射率曲線には最大 3 つの異なる入射角が必要ですが、飛行時間型であるため、運動プロセスの時間スケールにアクセスできます。反射信号を分析することで、界面の化学構造の画像を作成できます。この装置は、生体膜、脂質二重層、磁性、吸着界面活性剤層などの検査に使用できます。

オーストラリア原産の半水生単孔類哺乳類、 オルニソリンクス・アナティヌスにちなんで名付けられました。

WOMBAT は高強度中性子 粉末回折計です。この装置は、X 線技術に類似した中性子放射線を使用して物質の結晶構造を決定するために使用されます。この装置は、オーストラリア固有の有袋類であるウォンバットにちなんで名付けられました。

この装置は熱中性子で作動します。最高のフラックスとデータ取得速度を実現し、ほんの一瞬で時間分解回折パターンを得られるように設計されています。ウォンバットは、物理学、化学、材料、鉱物、地球科学のコミュニティーに貢献するさまざまなサンプル環境における単結晶の構造決定、テクスチャ測定、逆格子空間マッピングなど、現場調査と時間厳守の調査に注力します。

KOWARI は中性子 残留応力回折計です。熱中性子を使用したひずみスキャンは、内部応力または外部応力による原子間隔の変化を調べる多結晶ブロック材料の粉末回折技術です。オーストラリアの有袋類であるコワリにちなんで名付けられました。

これは、溶接構造物の溶接後熱処理（PWHT、焼き戻しに類似）などを最適化するための非破壊診断ツールを提供します。たとえば、引張応力はエンジニアリング部品の亀裂成長を促進し、圧縮応力は亀裂成長を抑制します（たとえば、疲労サイクルを受ける冷間拡張穴）。寿命延長戦略は大きな経済的影響があり、ひずみスキャンは、非破壊であるため、残りの寿命を計算するために必要な応力と部品の状態を監視する手段を提供します。主な機能の1つは、サンプルテーブルです。これにより、大型のエンジニアリング部品を非常に正確に方向付けて配置しながら検査できます。^[要出典]

• TAIPAN - 熱3軸分光計^[10]
• KOALA - ラウエ回折計^[11]
• QUOKKA - 小角中性子散乱^[12]
• PELICAN - 冷中性子飛行時間型分光計^[13]
• SIKA - コールド3軸分光計^[14]
• クッカブラ - 超小角中性子散乱（USANS）^[15]
• DINGO - 中性子ラジオグラフィー、トモグラフィー、イメージング^[16]

初期試験および試運転期間中、すべての機器とシステムは個別に、そしてその後統合的に試験された。初期試験は炉心に核燃料を装填しない状態で実施され、その後、慎重な計画に従って原子炉の炉心に核燃料を装填し、その後初めて核連鎖反応に到達した。原子炉への電力は段階的に増加し、最終的に原子炉が最大出力で稼働できるようになった。試運転が完了すると、オーストラリアの原子力規制機関であるオーストラリア放射線防護原子力安全庁 (ARPANSA) は、OPAL を最大出力で稼働させる許可を発行した。最初の運転サイクルでは、初めての設計に典型的な初期段階が生じた。^{[17] [18]この原子炉は、}放射性医薬品 の信頼できる供給源であることが証明されているが、材料研究を行うための中性子源としても機能している。^{[19] [20]}

原子炉は稼働開始以来、非常に高い稼働率で稼働しており、2012年から2013年の期間には265日間フルパワーで稼働し（延長された定期メンテナンス期間を含む）、2013年から2014年にかけては294日間フルパワーで稼働し、2014年から2015年にかけては307日間フルパワーで稼働しました。

2016 年 9 月現在、合計 2200 日間相当のフルパワー デイを蓄積しています。30 日の動作サイクルごとに 150 バッチ以上のシリコンが照射され、Mo99 が核医学市場向けに定期的に生産されています。OPAL は 400 万回分の照射を行っています。中性子に関する研究に関しては、オーストラリア中性子散乱センター (旧ブラッグ研究所) には 120 人以上の科学者と 13 台の中性子ビーム操作機器があり、OPAL コアから発生する中性子を使用して 600 件以上の科学研究論文が発表されています。^{[引用が必要]}

• ANSTO
• インバップ
• 核破砕中性子源
• 核医学

• オパール
• コワリ
• ハリモグラ
• ブラッグ研究所
• INVAP原子力部門の設計
• 新原子炉の名称発表
• 原子炉、6か月の停止後に再稼働へ
• 政府は今月中に原子炉が再稼働すると予想
• 原子炉は2回目の試行の準備完了

34°03′05″S 150°58′44″E / 34.051339°S 150.978799°E / -34.051339; 150.978799