เครื่องปฏิกรณ์ทดสอบวัสดุ (MTR)
เครื่องปฏิกรณ์รุ่นแรกที่ให้ข้อมูลพื้นฐานที่เป็นประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมนิวเคลียร์
รุ่น	1
แนวคิดเครื่องปฏิกรณ์	เครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา
สถานะ	ปลดประจำการ
ที่ตั้ง	สถานีทดสอบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แห่งชาติไอดาโฮ
พิกัด	43°35′10″เหนือ112°57′46″ตะวันตก / 43.58611°N 112.96278°W / 43.58611; -112.96278
พารามิเตอร์หลักของแกนปฏิกรณ์
เชื้อเพลิง ( วัสดุฟิสไซล์ )	235ยูนิต
สถานะเชื้อเพลิง	แผ่น U-Al
สเปกตรัมพลังงานนิวตรอน	ความร้อน
วิธีการควบคุมหลัก	แคดเมียม
ผู้ดูแลหลัก	น้ำใส
สารหล่อเย็นหลัก	น้ำ
การใช้งานเครื่องปฏิกรณ์
การใช้งานหลัก	การวิจัยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ การผลิตไอโซโทปรังสี
กำลัง (ความร้อน)	40 เมกะวัตต์
ภาวะวิกฤต (วันที่)	31 มีนาคม พ.ศ. 2495 [ 1 ]
ผู้ดำเนินการ/เจ้าของ	บริษัทฟิลลิปส์ปิโตรเลียม

เครื่องปฏิกรณ์ทดสอบวัสดุ ( MTR ) เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ รุ่นแรกๆ ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่ออำนวยความสะดวกในการคิดค้นและออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ในอนาคต^{[ 2 ]}มันสร้างข้อมูลการฉายรังสีพื้นฐานจำนวนมากซึ่งเป็นรากฐานของ อุตสาหกรรม พลังงานนิวเคลียร์มันดำเนินการในไอดาโฮที่สถานีทดสอบเครื่องปฏิกรณ์แห่งชาติตั้งแต่ปี 1952 ถึง 1970 และถูกปลดประจำการอย่างสมบูรณ์ในปี 2011 ^{[ 3 ]}

วิวัฒนาการการออกแบบสำหรับ MTR เริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2487 ที่ห้องปฏิบัติการคลินตัน (ปัจจุบันคือห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ ) โดยเริ่มแรกเพื่อการผลิตผลิตภัณฑ์ฟิสชัน แนวคิดนี้พัฒนาจากเครื่องปฏิกรณ์แบบเนื้อเดียวกันขนาด 50 กิโลวัตต์ ไปเป็น แกนระบายความร้อน ด้วยน้ำหนักและลดความเร็วของนิวตรอน จากนั้นจึงพัฒนาอีกครั้งตามคำแนะนำของยูจีน วิกเนอร์ไปเป็นแกนระบายความร้อนด้วยน้ำเบาขนาด 30 เมกะวัตต์ และลดความเร็วของนิวตรอน^{[ 1 ]}

แบบจำลองขนาดเต็มของเครื่องปฏิกรณ์ที่โอ๊คริดจ์ที่เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบความเข้มต่ำถูกสร้างขึ้นเพื่อตรวจสอบการออกแบบ แต่คณะกรรมการพลังงานปรมาณูประกาศเมื่อวันที่ 27 ธันวาคม พ.ศ. 2490 ว่าการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดจะรวมศูนย์อยู่ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอน (ANL) มีคำสั่งให้ ANL ดำเนินการโครงการ MTR ต่อไปในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2491 ^{[ 1 ]}คณะกรรมการความปลอดภัยของ AEC ได้แสดงความกังวลเกี่ยวกับการปล่อยผลิตภัณฑ์ฟิสชันจำนวนมากที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานสูงของเครื่องปฏิกรณ์เมื่อเทียบกับสถานที่ที่เสนอไว้ที่ ANL ดังนั้นสถานที่ตั้งเครื่องปฏิกรณ์จึงถูกย้ายไปยังสถานีทดสอบเครื่องปฏิกรณ์แห่งใหม่ใกล้กับอาร์โค รัฐไอดาโฮ^{[ 4 ]}

บริษัท Blaw-Knox ได้รับเลือกให้เป็นสถาปนิก-วิศวกรในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2492 เพื่อดำเนินการออกแบบทางวิศวกรรมให้เสร็จสมบูรณ์บริษัท Fluorได้รับการว่าจ้างในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2493 ให้เป็นผู้รับเหมาก่อสร้าง การวางศิลาฤกษ์สำหรับ MTR เริ่มขึ้นในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2493 และการก่อสร้างเสร็จสมบูรณ์ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2495 การทดสอบเชิงทดลองครั้งแรกถูกติดตั้งในเครื่องปฏิกรณ์เมื่อวันที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2495 ^{[ 1 ]}

เครื่องปฏิกรณ์มี แกน ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูง ที่ทำจาก เชื้อเพลิงยูเรเนียม - อะลูมิเนียม แบบแผ่นโลหะหุ้มด้วยอะลูมิเนียม แผ่นเชื้อเพลิง 18 แผ่นถูกประกอบเป็นชุดเชื้อเพลิง แกนทำงานโดยมีชุดเชื้อเพลิงระหว่าง 21 ถึง 23 ชุด เครื่องปฏิกรณ์ถูกระบายความร้อนและลดความเร็วด้วยน้ำที่สูบผ่านองค์ประกอบเชื้อเพลิง^{[ 4 ]}

แกนกลางถูกล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนนิวตรอนเบริลเลียม ที่ยึดไว้ในถังอะลูมิเนียม ด้านนอกถังเป็นพื้นที่ที่เต็มไปด้วย ลูกบอล กราไฟต์จากนั้นก็เป็นบล็อกกราไฟต์ กราไฟต์ทำหน้าที่ทำให้ความร้อนและสะท้อนนิวตรอนกลับเข้าไปในแกนกลาง และกักเก็บนิวตรอนที่มีความร้อนไว้ในบริเวณที่กว้างพอที่จะวางอุปกรณ์ทดลองจำนวนมากได้^{[ 2 ]}เกราะป้องกันความร้อนที่ทำจากเหล็ก ล้อมรอบกราไฟต์ และ เกราะป้องกันทางชีวภาพคอนกรีตหนา 9 ฟุตล้อมรอบอีกที^{[ 4 ]}

กราไฟต์ถูกทำให้เย็นลงด้วยการไหลของอากาศที่ถูกบังคับ อากาศนี้ถูกกระตุ้นด้วยนิวตรอนและมีอาร์กอน-41 ประมาณ 1500 Ci ต่อวันซึ่งถูกระบายออกทางปล่องสูง 250 ฟุตที่อยู่ทางทิศใต้ลมของเครื่องปฏิกรณ์^{[ 4 ]}

เตาปฏิกรณ์ ห้องควบคุม สิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการทดลอง และคลองส่งเชื้อเพลิง ถูกบรรจุอยู่ภายในอาคารเตาปฏิกรณ์

ฟลักซ์นิวตรอนอยู่ที่ประมาณ 2e14 ความร้อน (ในตัวสะท้อน) และ 1e14 เร็ว (E > 1 MeV) ^{[ 4 ]}

ยูเรเนียมประมาณ 25% ในแต่ละชุดประกอบถูกใช้ไปก่อนที่จะต้องนำออก ชุดประกอบถูกตัดในคลองปฏิกรณ์โดยใช้เลื่อยใต้น้ำเพื่อเตรียมการขนส่งไปยังกระบวนการแยกสารเคมีเพื่อนำยูเรเนียมที่ไม่ได้ใช้กลับมาใช้ใหม่^{[ 2 ]}

ศูนย์ MTR ประกอบด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการทดลองที่หลากหลาย

รูลำแสงแนวนอนหกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้วถูกวางไว้ติดกับแกนแอคทีฟโดยตรง โดยหลักแล้ว วัสดุจะถูกวางไว้ที่ปลายรูลำแสงเพื่อการทดสอบการฉายรังสี แต่สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ยังสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดลำแสงนิวตรอนได้อีกด้วย รูลำแสงแนวนอน HB-6 ติดตั้งตัวสับนิวตรอนสำหรับการเลือกความเร็วที่จำเป็นในระหว่างการวัดภาคตัดขวางนิวเคลียร์สเปกโทรเมตรคริสตัล ตัวเลือกความเร็วนิวตรอน สิ่งอำนวยความสะดวกนิวตรอนเย็น และอุปกรณ์อื่นๆ ถูกใช้ร่วมกับรูลำแสงแนวนอน^{[ 2 ]}

รู คานลงหกรูให้พื้นที่สำหรับวางตัวอย่างวัสดุที่ถอดได้เพิ่มเติมไว้ใกล้แกนกลาง^{[ 2 ]}

รูกราไฟต์แนวตั้งถูกจัดวางในแนวตั้งในตัวสะท้อนกราไฟต์เพื่อวางตัวอย่างในสนามนิวตรอนความร้อน^{[ 2 ]}

สิ่งอำนวยความสะดวก คอลัมน์ความร้อนประกอบด้วยคอลัมน์กราไฟต์สี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 6 ฟุตที่ยื่นออกมาจากด้านนอกของเกราะชีวภาพไปยังด้านนอกของแผ่นเกราะความร้อนด้านนอก มีรูจำนวนมากที่มีระดับรังสีนิวตรอนและแกมมาต่ำกว่าตำแหน่งภายใน^{[ 2 ]}

อุปกรณ์Hydraulic Rabbitที่สามารถใส่และนำตัวอย่างขนาดเล็กเข้าและออกจากเครื่องปฏิกรณ์ได้นั้น ตั้งอยู่ในส่วนต่อขยายของคลองหลักด้านล่างเครื่องปฏิกรณ์ ระบบนี้มีท่อ 4 ท่อ สิ่งอำนวยความสะดวก Pneumatic Rabbit ที่คล้ายกัน ซึ่งขับเคลื่อนด้วยอากาศอัดได้ให้บริการ Rabbit แก่ตัวสะท้อนแสงเบริลเลียม^{[ 2 ]}

ตำแหน่งการฉายรังสีที่อยู่ติดกับชุดเชื้อเพลิงโดยตรงมีให้บริการผ่านทางสิ่งอำนวยความสะดวก Active Latticeวัสดุที่วางในตำแหน่งเหล่านี้จะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำหล่อเย็นหลัก^{[ 2 ]}

โรงงานป้องกันรังสีขนาดใหญ่ได้รับการออกแบบให้ตั้งอยู่ทางด้านตะวันตกของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อศึกษาวัสดุป้องกันรังสีของเครื่องปฏิกรณ์ แต่ถูกเติมด้วยคอนกรีตความหนาแน่นสูงเนื่องจากข้อพิจารณาด้านเศรษฐกิจในการก่อสร้าง^{[ 2 ]}

เมื่อเริ่มดำเนินการ MTR ก็เป็นที่ต้องการอย่างมากอย่างต่อเนื่อง โดยได้ทดสอบเชื้อเพลิงรูปแบบต่างๆ ที่เป็นไปได้สำหรับโครงการขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์ของกองทัพเรือ สหรัฐฯ เครื่องบินทิ้งระเบิดพลังงานนิวเคลียร์ที่เสนอ เครื่องปฏิกรณ์ที่โรงงานอาวุธ Savannah Riverของ AEC และสำหรับเครื่องปฏิกรณ์พลังงานต้นแบบที่อยู่ระหว่างการพัฒนา^{[ 5 ]}

ภายในปี พ.ศ. 2513 MTR ได้ทำการทดลองการฉายรังสีไปแล้วกว่า 15,000 ครั้ง^{[ 5 ]}

ฟลักซ์สูงของ MTR เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างนิวไคลด์ทรานส์ พลูโทเนียมจำนวนมากเช่นแคลิฟอร์เนียม-252 MTR สร้าง Cf-252 ได้ 30 ไมโครกรัมระหว่างปี 1952 ถึง 1958 ^{[ 6 ]}

• เครื่องปฏิกรณ์ทดสอบขั้นสูง (Advanced Test Reactor)เป็นเครื่องปฏิกรณ์วิจัยที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติไอดาโฮ (Idaho National Laboratory)

• Buck, JH; Leyse, CF, บรรณาธิการ (1951-05-01). คู่มือโครงการเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบวัสดุ (รายงาน). สำนักงานข้อมูลวิทยาศาสตร์และเทคนิค (OSTI). doi : 10.2172/4369377 .
• ภาพถ่ายของ MTR จากหอสมุดรัฐสภา
• หมวดหมู่เครื่องปฏิกรณ์ทดสอบวัสดุบนวิกิมีเดียคอมมอนส์
• ภาพถ่ายการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ AEC
• รถไฟฟ้าใต้ดิน MTR—แม้จะจากไปแล้ว แต่จะยังคงอยู่ในความทรงจำ
• คู่มือโครงการเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบวัสดุ
• รายละเอียดงานของผู้รับเหมาสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบวัสดุ