การทดลองเครื่องปฏิกรณ์แบบควบคุมด้วยสารอินทรีย์
ประเทศ	สหรัฐอเมริกา
พิกัด	43°31′16″เหนือ112°53′44″ตะวันตก/43.521195°N 112.89550973°W/ 43.521195; -112.89550973
สถานะ	ปลดประจำการ
เริ่มการก่อสร้าง	17 มิถุนายน 2499
วันที่ได้รับมอบหมาย	1 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2501
วันที่ปลดประจำการ	30 มิถุนายน 2506
เจ้าของ	เออีซี
โรง ไฟฟ้านิวเคลียร์
ผู้จัดจำหน่ายเครื่องปฏิกรณ์	อะตอมมิกส์ อินเตอร์เนชั่นแนล
แหล่งทำความเย็น	ของเหลว
การผลิตไฟฟ้า
ความจุป้ายชื่อ	16  เมกะวัตต์
[ แก้ไขในวิกิดาต้า ]

การทดลองเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้ สารอินทรีย์เป็นตัวหน่วง (OMRE)เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้ สารอินทรีย์ขนาด 16 เมกะวัตต์ซึ่งดำเนินการที่สถานีทดสอบเครื่องปฏิกรณ์แห่งชาติตั้งแต่ปี 1957 ถึง 1963 เพื่อสำรวจการใช้ไฮโดรคาร์บอนเป็น สาร หล่อเย็นตัวหน่วงและ วัสดุ สะท้อนแสงในสภาวะเครื่องปฏิกรณ์^{[ 1 ]}ของเหลวอินทรีย์ดังกล่าวไม่กัดกร่อน ไม่เกิดการกระตุ้น สูง ภายใต้การฉายรังสี และสามารถทำงานได้ที่ความดันต่ำและอุณหภูมิปานกลาง คุณลักษณะเหล่านี้ถือว่ามีแนวโน้มที่ดีในการบรรลุเป้าหมายการผลิตพลังงานนิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ที่ประหยัด^{[ 2 ]}

ข้อมูลที่ OMRE จัดหาให้ได้สร้างความน่าเชื่อถือให้กับ แนวคิด เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบอินทรีย์และนำไปสู่การสาธิตเชิงพาณิชย์ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Piqua เมื่อไม่นานมานี้ OMRE ได้รับการอ้างถึงว่าเป็นผู้ให้ข้อมูลสำคัญและเป็นแรงจูงใจสำหรับการออกแบบระบบดังกล่าวในยุคปัจจุบัน โดยมีเป้าหมายเพื่อช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใหม่และขั้นสูงให้สอดคล้องกับเป้าหมายในการลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ^{[ 3 ] [ 4 ]}

ความพยายามในการออกแบบ OMRE เริ่มขึ้นในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2498 ^{[ 6 ]}เดิมทีตั้งใจให้ใช้งานเป็นเวลา 1 ปี^{[ 7 ]}

วัตถุประสงค์ของโครงการ OMRE คือการได้รับข้อมูลการทดลองดังต่อไปนี้^{[ 7 ] : 9} :

1. อัตราความเสียหายจากรังสีและนิวตรอนความร้อนต่อไฮโดรคาร์บอนในเครื่องปฏิกรณ์
2. ผลกระทบของความเสียหายนี้ต่อการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์
3. วิธีการที่เหมาะสมสำหรับการรับประกันการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ที่น่าพอใจในกรณีที่มีไฮโดรคาร์บอนที่เสียหาย

มันไม่ใช่ทั้งโรงงานนำร่องหรือต้นแบบ แต่เป็นสิ่งอำนวยความสะดวกในการทดลองที่มีต้นทุนต่ำที่สุด ซึ่งออกแบบมาเพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ของแนวคิดอินทรีย์ในการให้พลังงานแก่เครื่องปฏิกรณ์ มันไม่มีระบบแปลงพลังงานไฟฟ้า

OMRE ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ข้อมูลการดำเนินงานเกี่ยวกับการตอบสนองของไดฟีนิลต่อรังสีนิวเคลียร์สูงและฟลักซ์นิวตรอน ความร้อน โดยมีความยืดหยุ่นในการทดสอบโพลีฟีนิล อื่นๆ เช่นเทอร์ฟีนิล^{[ 7 ]}

เกณฑ์การออกแบบที่ระบุไว้ได้แก่: ^{[ 7 ] [ 5 ]}

1. อุณหภูมิพื้นผิวเชื้อเพลิงสูงสุดระหว่าง750 °F (400 °C)และ800 °F (430 °C)    
2. อุณหภูมิของสารหล่อเย็นโดยรวมอยู่ระหว่าง500 °F (260 °C)ถึง700 °F (370 °C)    
3. ความเร็วของสารหล่อเย็นในแผ่นเชื้อเพลิงสูงถึง15 ฟุต/วินาที (4.6 เมตร/วินาที)  
4. ความสามารถในการระบายความร้อน 16 เมกะวัตต์
5. เชื้อเพลิง 25 ชิ้น รวมน้ำหนัก 20.6 กิโลกรัมของยูเรเนียม^-235
6. อัตราการเผาไหม้เชื้อเพลิง 11.2% U ²³⁵
7. ฟลักซ์นิวตรอนความร้อน เฉลี่ยในเชื้อเพลิงเท่ากับ 2 x ^10¹³ n/cm² ^/ s ที่อุณหภูมิ500 °F (260 °C)  
8. แรงดันในระบบเครื่องปฏิกรณ์อยู่ที่300 psi (21 บาร์)  

องค์ประกอบเชื้อเพลิงเป็นกล่องสแตนเลสซึ่งมีแผ่นเชื้อเพลิงใช้งาน 16 แผ่นยึดอยู่ในร่องตามยาว แต่ละแผ่นเชื้อเพลิงประกอบด้วยแกนของ อนุภาค ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในเมทริกซ์สแตนเลส^{[ 8 ]}หุ้มด้วยสแตนเลส 304และรีดเป็นแผ่นเชื้อเพลิงหนา0.030 นิ้ว (0.76 มม.) กว้าง 2.760 นิ้ว (70 มม.)และยาว37 นิ้ว (940 มม.) ^{[ 5 ]}ขนาดของแกนเครื่องปฏิกรณ์รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าคือ 57 เซนติเมตร x 69 เซนติเมตร x 91 เซนติเมตร^{[ 9 ]}      

ภาชนะปฏิกรณ์ถูกเติมด้วยไดฟีนิลเพื่อให้ได้การป้องกันรังสีสูง 14 ฟุตเหนือแกนปฏิกรณ์ที่อุณหภูมิ250 °F (120 °C)มีการอัดความดันสูงถึง 300 psi โดยใช้ไนโตรเจนเฉื่อยที่ ความดัน 200 psi (14 บาร์)เพื่อป้องกันการเดือดของไฮโดรคาร์บอน^{[ 7 ]}มีการระบายไนโตรเจนออกจากระบบอย่างต่อเนื่องเพื่อกำจัดไฮโดรเจนและก๊าซไฮโดรคาร์บอนเบา เช่นมีเทนหรืออีเทนที่เกิดจากการสลายตัวของสารหล่อเย็น-ตัวหน่วงเนื่องจากการไพโรไลซิสและเรดิโอไลซิสและระบายออกทางปล่องควัน^{[ 1 ]}    

มีการสูบสารหล่อเย็นที่อัตรา7,200 แกลลอนสหรัฐต่อนาที(27 ลูกบาศก์เมตรต่อนาที)ผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเป่าลมเพื่อระบายความร้อนของแกนกลางสู่บรรยากาศ^{[ 7 ]}ไม่ได้ใช้ระบบไอน้ำและระบบแปลงพลังงานเพื่อลดความซับซ้อนในการก่อสร้างและการดำเนินงานของการทดลองเครื่องปฏิกรณ์  

ที่อุณหภูมิสูงและภายใต้การฉายรังสี ไฮโดรคาร์บอนจะสลายตัวและเกิดเป็นสายโซ่ที่ยาวขึ้นโดยมีน้ำหนักโมเลกุล เพิ่มขึ้น ซึ่งจะค่อยๆ ลดประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนและคุณสมบัติการไหลของของเหลว เพื่อลดผลกระทบนี้ จึงมีการดำเนินการกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของสารหล่อเย็นและตัวหน่วงปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องเพื่อกำจัดไฮโดรคาร์บอนที่เสียหายจากความร้อนหรือการฉายรังสี ซึ่งทำได้โดยใช้ระบบการกลั่นที่ ความดันต่ำ

ระบบทั้งหมดสร้างขึ้นด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนยกเว้นตัวถังปฏิกรณ์ ระบบทั้งหมดมีเครื่องทำความร้อน (รวมถึงการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำการทำความร้อนแบบต้านทานและเครื่องทำความร้อนที่ใช้เชื้อเพลิงน้ำมันในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเป่าลม) เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของระบบให้สูงกว่าอุณหภูมิหลอมเหลวของสารหล่อเย็นและตัวหน่วงปฏิกิริยา

การก่อสร้าง OMRE เริ่มขึ้นเมื่อวันที่ 17 มิถุนายน พ.ศ. 2499 ^{[ 10 ]}และเสร็จสมบูรณ์ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2490 ^{[ 6 ]}โครงสร้างกักเก็บเครื่องปฏิกรณ์ถูกสร้างขึ้นบางส่วนใต้ดินและประกอบด้วยแผ่นคอนกรีตและกระบอกเหล็กแผ่นลูกฟูกที่ล้อมรอบด้วยดินอัดแน่นเพื่อป้องกันรังสี^{[ 11 ] : 86}

ในขั้นตอนที่ 1 ของการก่อสร้าง สำนักงานปฏิบัติการไอดาโฮและคณะกรรมการพลังงานปรมาณูได้ดำเนินการเคลียร์พื้นที่ ปรับระดับถนน ทางเดิน ระบบระบายน้ำ ระบบประปา สถานีไฟฟ้าย่อย ระบบสุขาภิบาลและของเสียจากกระบวนการผลิต รั้ว ไฟส่องสว่างเพื่อความปลอดภัย สถานีรักษาการณ์ ระบบสื่อสาร อาคารควบคุมและประมวลผล และการขุดฐานรากเครื่องปฏิกรณ์^{[ 10 ]}ความล่าช้าบางประการเกิดขึ้นเนื่องจากความล่าช้าในการจัดสรรงบประมาณและการนัดหยุดงานของคนงานเหล็ก

อุปสรรคที่สำคัญที่สุดคือประสิทธิภาพที่ไม่น่าพอใจของกลไกขับเคลื่อนก้านควบคุม ในระหว่างการทดสอบ ปรากฏชัดว่าการออกแบบเดิมนั้นใช้ไม่ได้ผล และจำเป็นต้องใช้วิธีการใหม่

ท่อส่งกระบวนการผลิตทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน Schedule 40

อาคารและระบบสาธารณูปโภคต่างๆ ก่อสร้างโดยบริษัท Wadsworth & Arrington

OMRE บรรลุสภาวะวิกฤต ครั้งแรก เมื่อวันที่ 17 กันยายน พ.ศ. 2490 และถึงกำลังเต็มที่ในช่วงต้นเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2491 ^{[ 1 ]}เครื่องปฏิกรณ์ทำงานในสองโหมด: โดยไม่มีระบบการทำให้บริสุทธิ์ และโดยมีระบบการทำให้บริสุทธิ์ มีการทดสอบ 17 ครั้งกับแกน OMRE แรกตลอดปี พ.ศ. 2491 โดยมีกำลังเครื่องปฏิกรณ์ระหว่าง 0 ถึง 12 เมกะวัตต์

การทดสอบสามครั้งแรกเป็นการทดสอบตรวจสอบระบบ ครอบคลุมระบบหลักทั้งหมด การทดสอบต่อมาจำลองสภาวะที่คาดว่าจะพบในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ปิกัวการทดสอบที่ 4 แสดงให้เห็นว่า อัตรา การสลายตัวของไพโรไลต์ในท่อภายนอกนั้นน้อยมาก การทดสอบที่ 5-11 วัดอัตราการสลายตัวและผลกระทบของความเสียหายจากรังสีต่อลักษณะการถ่ายเทความร้อนของสารหล่อเย็น-ตัวหน่วง การทดสอบที่ 12 และ 13 ทดสอบความสามารถของระบบการทำให้บริสุทธิ์ในการลดความเข้มข้นของอนุภาคอนินทรีย์ ในขณะเดียวกันก็ลดความเข้มข้นของหม้อไอน้ำสูงจาก 40% เหลือ 8% ^{[ 1 ]}

ความล้มเหลวขององค์ประกอบเชื้อเพลิง 3 ครั้งเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของแกนกลางครั้งแรก สองครั้งเกิดขึ้นในชุดประกอบเสริมสมรรถนะต่ำแบบทดลองที่มีปลอกอลูมิเนียม แบบมีครีบ เนื่องจากการกรองสารหล่อเย็นไม่เพียงพอ และครั้งที่สามเกิดจากการติดตั้งองค์ประกอบที่ไม่เหมาะสม^{[ 1 ]}

เมื่อสิ้นสุดปีแรก แกนกลางได้ผลิตพลังงานได้ 958 เมกะวัตต์-วัน และทำงานเป็นเวลา 5,600 ชั่วโมง ต่อมาได้มีการปิดระบบเป็นเวลานานเพื่อเปลี่ยนแกนกลาง^{[ 1 ]}

ปัญหาเกี่ยวกับการทำให้สารหล่อเย็นบริสุทธิ์ทำให้การทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ OMRE ซับซ้อนขึ้น การเกิดพอลิเมอไรเซชันของสารหล่อเย็นเทอร์ฟีนิล (Santowax OM ซึ่งต่อมาคือ Santowax R) นำไปสู่การอุดตันของช่องทางสารหล่อเย็นและนำไปสู่การติดตั้งระบบทำให้สารหล่อเย็นบริสุทธิ์แบบออนไลน์^{[ 12 ] [ 13 ]}ความซับซ้อนเหล่านี้และความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบระบายความร้อนด้วยน้ำนำไปสู่การตัดสินใจของคณะกรรมการพลังงานปรมาณูแห่งสหรัฐอเมริกาที่จะลดโครงการเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อินทรีย์ของอเมริกาในวันที่ 10 ธันวาคม พ.ศ. 2505 และในที่สุดก็ปิด OMRE ในวันที่ 30 มิถุนายน พ.ศ. 2506 ^{[ 14 ]}เครื่องปฏิกรณ์แบบระบายความร้อนด้วยสารอินทรีย์เชิงทดลอง (EOCR) ถูกสร้างขึ้นถัดจาก OMRE โดยคาดหวังว่าจะมีการพัฒนาแนวคิดนี้ต่อไป ในช่วงขั้นตอนสุดท้ายของการก่อสร้าง EOCR ก็ถูกเก็บไว้ในสถานะสแตนด์บายและไม่เคยใช้งาน^{[ 15 ] [ 16 ] [ 13 ]}

หลังจากการปิดระบบ OMRE ครั้งสุดท้ายทันที^{[ 14 ] [ 11 ]}เชื้อเพลิงนิวเคลียร์และชิ้นส่วนภายในของภาชนะปฏิกรณ์ถูกนำออก และสารหล่อเย็นอินทรีย์ Santowax R (ชื่อทางการค้าของส่วนผสมของไอโซเมอร์เทอร์ฟีนิลและไดฟีนิล) ถูกระบายออกจากระบบทั้งหมดและคงอยู่ในสภาพที่ไม่ทำงานนี้จนถึงปี 1977

ในที่สุดโรงงานก็ได้รับการกำจัดสารปนเปื้อนและเลิกใช้งานระหว่างเดือนตุลาคม พ.ศ. 2520 ถึงกันยายน พ.ศ. 2522 ^{[ 11 ]}กระบวนการนี้มีความซับซ้อนเนื่องจากมี Santowax-R และไซลีน ที่เป็นพิษและติดไฟได้หลงเหลืออยู่ รวมถึงภาชนะกัมมันตรังสีที่กระตุ้นด้วยนิวตรอนซึ่งปล่อยรังสี 350 R/h และ ฉนวน ใยหินนอกจากนี้ เนื่องจากการออกแบบไม่ได้รวมการป้องกันนิวตรอนที่เพียงพอ “จึงมีการกำจัดหินและดินที่ถูกกระตุ้นในปริมาณมากอย่างไม่คาดคิด^{[ 11 ] : ii}

ปริมาณรังสีที่พื้นผิวของวัสดุที่ขุดและถมกลับถูกควบคุมให้ต่ำกว่า 20 R /h และปริมาณนิวไคลด์ในดินถมกลับถูกควบคุมให้ต่ำกว่า 0.5 pCi /g

ความพยายามในการรื้อถอนนั้นประเมินไว้เบื้องต้นในปี 1977 ว่าจะมีค่าใช้จ่าย700,000 ดอลลาร์(เทียบเท่า 3,700,000 ดอลลาร์ในปี 2025)และใช้เวลา 2 ปี และดำเนินการเสร็จสิ้นตรงเวลาและต่ำกว่างบประมาณ โดยมีค่าใช้จ่ายรวม500,000 ดอลลาร์ ( เทียบเท่า 2,700,000 ดอลลาร์ในปี 2025) ^{[ 11 ] : 15}

• การทดลองเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้สารอินทรีย์เป็นตัวกลาง (ภาพยนตร์สารคดีปี 1958)
• เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบระบายความร้อนด้วยสารอินทรีย์: ข้อเท็จจริง 5 ข้อที่น่าสนใจ (บทความจากสมาคมนิวเคลียร์แห่งอเมริกา ปี 2019)