Centrum Badań Atomowych Bhabha - Bhabha Atomic Research Centre

Centrum Badań Atomowych Bhabha
भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र
Centrum Badań Atomowych Bhabha Logo.png
Logo Centrum Badań Atomowych Bhabha
Skrót BARC
Tworzenie 3 stycznia 1954 r ( 1954-01-03 )
Założyciel Homi J. Bhabha
Siedziba Trombay , Bombaj
Lokalizacja
Lokalizacje
Współrzędne 19°01′01″N 72°55′30″E / 19,017°N 72,925°E / 19.017; 72.925 Współrzędne : 19,017°N 72,925°E19°01′01″N 72°55′30″E /  / 19.017; 72.925
Pola
Dyrektor
Ajit Kumar Mohanty
Organizacja nadrzędna
Katedra Energii Atomowej
Budżet
4086 crore (540 mln USD) (2020-21)
Strona internetowa BARC .gov .in
Dawniej nazywany
Zakład Energii Atomowej, bombaj

Bhabha Atomic Research Center ( BARC ) dawniej znany jako Energii Atomowej Establishment, Trombay jest India „s Premier badania jądrowe zakład, z siedzibą w Trombay , Mumbai , Maharashtra . Założony przez Homi Jehangir Bhabha Atomic Energy Establishment w Trombay (AEET) w styczniu 1954 jako multidyscyplinarny program badawczy niezbędny dla indyjskiego programu nuklearnego. Działa w ramach Departamentu Energii Atomowej (DAE), który jest bezpośrednio nadzorowany przez premiera Indii . W 1966 roku po śmierci Homi Jehangira Bhabha AEET przemianowany na Bhabha Atomic Research Center (BARC) BARC jest multidyscyplinarnym centrum badawczym z rozległą infrastrukturą do zaawansowanych badań i rozwoju obejmujących całe spektrum nauk jądrowych , inżynierii chemicznej , materiałoznawstwa i metalurgii , oprzyrządowanie elektroniczne , biologia i medycyna, superkomputery , fizyka wysokich energii i fizyka plazmy oraz powiązane badania dla indyjskiego programu jądrowego i dziedzin pokrewnych.

Podstawowym zadaniem BARC jest utrzymanie pokojowych zastosowań energii jądrowej . Zarządza wszystkimi aspektami wytwarzania energii jądrowej , od teoretycznego projektowania reaktorów po modelowanie i symulację komputerową, analizę ryzyka , opracowywanie i testowanie nowego paliwa reaktorowego, materiałów itp. Prowadzi również badania nad przetwarzaniem wypalonego paliwa i bezpieczną utylizacją odpadów jądrowych. Inne obszary zainteresowań badawczych to zastosowania izotopów w przemyśle, technologie radiacyjne i ich zastosowanie w zdrowiu, żywności i medycynie, rolnictwie i środowisku, akceleratorach i technologii laserowej , elektronice , oprzyrządowaniu i kontroli reaktorów oraz materiałoznawstwie , monitorowaniu środowiska i promieniowania itp. BARC eksploatuje szereg reaktorów badawczych w całym kraju.

Jej główne obiekty znajdują się w Trombay , nowe obiekty powstają w Challakere w dystrykcie Chitradurga w Karnatace wraz ze Specjalnym Zakładem Wzbogacania Uranów , który koncentruje się na wzbogacaniu paliwa uranowego oraz w Atchutapuram w pobliżu Visakhapatnam w Andhra Pradesh w celu wspierania indyjskiego programu atomowych okrętów podwodnych i produkcji wysokiej radioizotopy o określonej aktywności do szeroko zakrojonych badań.

Historia

Pierwszy reaktor Indii i zakład przetwarzania plutonu, Mumbai , sfotografowany przez amerykańskiego satelitę 19 lutego 1966 r.

3 stycznia 1954 r. rząd Indii utworzył Atomic Energy Establishment w Trombay (AEET) z Homi J. Bhabha jako dyrektorem założycielem. Został on utworzony w celu konsolidacji wszystkich działań badawczo-rozwojowych dotyczących reaktorów jądrowych i technologii w ramach Komisji Energii Atomowej. Wszyscy naukowcy i inżynierowie zajmujący się projektowaniem i rozwojem reaktorów, oprzyrządowaniem , metalurgią , materiałoznawstwem itp. zostali przeniesieni wraz ze swoimi programami z Instytutu Badań Podstawowych Tata (TIFR) do AEET, przy czym TIFR zachował swój pierwotny cel do badań podstawowych w naukach. Po śmierci Homi Jehangira Bhabhy w 1966 roku, znanego również jako „ojciec indyjskiego programu nuklearnego”, centrum zostało przemianowane na Bhabha Atomic Research Center w dniu 22 stycznia 1967 roku.

Pierwsze reaktory w BARC i powiązanych z nim centrach wytwarzania energii zostały sprowadzone z zachodu. Pierwsze indyjskie reaktory energetyczne, zainstalowane w elektrowni atomowej Tarapur, pochodziły ze Stanów Zjednoczonych.

Podstawowe znaczenie BARC to ośrodek badawczy. BARC i rząd Indii konsekwentnie utrzymują, że reaktory są wykorzystywane tylko do tego celu: Apsara (1956; nazwana przez ówczesnego premiera Indii, Jawaharlala Nehru, gdy porównał niebieskie promieniowanie Cerenkowa do piękna Apsary ), CIRUS (1960; „Canada-India Reactor” z pomocą USA), nieistniejący już ZERLINA (1961; Zero Energy Reactor for Lattice Investigations and Neutron Assay), Purnima I (1972), Purnima II (1984), Dhruva ( 1985), Purnima III (1990) i KAMINI . Apsara był pierwszym indyjskim reaktorem jądrowym zbudowanym w BARC w 1956 roku w celu prowadzenia podstawowych badań w dziedzinie fizyki jądrowej. Jest to reaktor termiczny o mocy 1 MWth chłodzony wodą i moderowany typu basenowego, który osiągnął stan krytyczny 4 sierpnia 1956 r. i jest odpowiedni do produkcji izotopów , podstawowych badań jądrowych, eksperymentów ekranowania, analizy aktywacji neutronów, radiografii neutronowej i testowania detektorów neutronów. Został on trwale wyłączony w 2010 roku i zastąpiony przez Apsara-U. Purnima-I to szybki reaktor impulsowy o mocy 1 MWth zasilany tlenkiem plutonu, który został zbudowany w 1970 roku i stał się krytyczny 18 maja 1972 roku, głównie w celu wsparcia walidacji parametrów projektowych dla rozwoju broni jądrowej zasilanej plutonem-239 . W dwudziestą rocznicę próby jądrowej w Pokhran w 1974 r. projektant Purnimy, PK Iyengar , wspomniał o krytycznej roli reaktora: „Purnima była nowatorskim urządzeniem, zbudowanym z około 20 kg plutonu, ze zmienną geometrią reflektorów i unikalnym systemem sterowania Dało to znaczne doświadczenie i pomogło w przeprowadzeniu obliczeń porównawczych dotyczących zachowania układu reagującego łańcuchowo wykonanego z plutonu Zachowanie kinetyczne układu tuż powyżej krytycznego mogło być dobrze zbadane. Bardzo sprytni fizycy mogli następnie obliczyć zachowanie rdzenia w czasie bomby na kompresję izotropową. Jakie byłyby krytyczne parametry, jak osiągnąć optymalną moc wybuchu i jej zależność od pierwszego samopodtrzymującego się wyzwalacza neutronowego, wszystkie zostały zbadane”. Został wycofany z eksploatacji w 1973 roku.

Cyfrowo zmieniony obraz BARC (widok od strony morza )

Wraz z DRDO oraz innymi agencjami i laboratoriami BARC odegrał również istotną i ważną rolę w technologii i badaniach nad bronią jądrową. Pluton użyty w teście nuklearnym Uśmiechniętego Buddy w Indiach w 1974 roku pochodzi z firmy CIRUS. W 1974 szefem całego projektu bomby atomowej był dyrektor BARC Raja Ramanna . Inicjator neutronowy był typu polonowo-berylowego, a kryptonim Flower został opracowany przez BARC. Cała bomba atomowa została zaprojektowana i ostatecznie zmontowana przez indyjskich inżynierów w Trombay przed transportem na miejsce testów. Test z 1974 r. (i późniejsze testy z 1998 r.) dał indyjskim naukowcom wiedzę technologiczną i zaufanie nie tylko do opracowania paliwa jądrowego dla przyszłych reaktorów do wykorzystania w energetyce i badaniach, ale także zdolności do rafinacji tego samego paliwa w broń- paliwo do wykorzystania w rozwoju broni jądrowej.

BARC był również zaangażowany w serię pięciu prób jądrowych Pokhran-II przeprowadzonych na poligonie Pokhran w maju 1998 roku. Był to drugi, po Uśmiechniętym Buddzie, test nuklearny przeprowadzony przez Indie. Testy osiągnęły swój główny cel, jakim było umożliwienie Indiom budowy broni rozszczepialnej i termojądrowej ( bomba wodorowa /bomba fuzyjna) z wydajnością do 200 kiloton. Ówczesny przewodniczący Indyjskiej Komisji Energii Atomowej opisał każdy z wybuchów Pokhran-II jako „odpowiednik kilku testów przeprowadzonych przez inne państwa broni jądrowej przez dziesięciolecia”. Następnie Indie ustanowiły zdolność symulacji komputerowej do przewidywania wydajności nuklearnych materiałów wybuchowych, których projekty są powiązane z projektami materiałów wybuchowych użytych w tym teście. Naukowcy i inżynierowie z Bhabha Atomic Research Center (BARC), Atomic Minerals Directorate for Exploration and Research (AMDER) oraz Defense Research and Development Organization (DRDO) byli zaangażowani w montaż broni jądrowej, układ, detonację i gromadzenie danych .

W dniu 3 czerwca 1998 r BARC got hacked przez hacktivist grupowej milw0rm , składający hakerów ze Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii i Nowej Zelandii. Pobierali tajne informacje, szpecili witrynę i usuwali dane z serwerów.

Firma BARC zaprojektowała również klasę indyjskiego reaktora ciśnieniowego ciężkiej wody IPHWR (Indyjski reaktor ciśnieniowy ciężkiej wody), którego podstawowa konstrukcja 220 MWe została opracowana na podstawie kanadyjskiego reaktora CANDU . Projekt został później rozszerzony do projektów 540 MW i 700 MW. IPHWR-220 (Indian Pressurized Heavy Water Reactor-220) był pierwszym w swojej klasie indyjskim ciśnieniowym reaktorem ciężkowodnym zaprojektowanym przez Centrum Badań Atomowych Bhabha. Jest to reaktor II generacji opracowany na bazie wcześniejszych reaktorów RAPS-1 i RAPS-2 opartych na CANDU, zbudowanych w Rawatbhata w Radżastanie. Obecnie w Indiach działa 14 jednostek w różnych lokalizacjach. Po ukończeniu projektu IPHWR-220, około 1984 r. rozpoczęto większy projekt o mocy 540 MWe pod egidą BARC we współpracy z NPCIL. Dwa reaktory tego projektu zostały zbudowane w Tarapur w stanie Maharashtra od 2000 roku, a pierwszy został oddany do użytku 12 września 2005 roku. Projekt IPHWR-540 został później zmodernizowany do mocy 700 MWe, a głównym celem było zwiększenie wydajności paliwowej i opracowanie znormalizowanego projekt do zainstalowania w wielu lokalizacjach w Indiach jako wysiłek w trybie flotowym. Projekt został również zaktualizowany, aby uwzględnić funkcje generacji III+. Prawie 100% części tych rodzimych reaktorów jest produkowanych przez przemysł indyjski.

Oprócz głównego obiektu w Trombay, nowe obiekty i kampusy BARC powstają w atchutapuram w pobliżu visakhapatnam w Andhra Pradesh oraz w challakere w dystrykcie chitradurga w Karnatace. Nowy zakład w atchutapuram w pobliżu visakhapatnam w Andhra Pradesh powstanie na obszarze 4000 akrów, który będzie trzykrotnie większy niż zakład w Trombay. BARC ustawi w Visakhapatnam specjalny reaktor badawczy o mocy 30 MW na paliwo wzbogacone uranem, aby zaspokoić zapotrzebowanie na izotopy radiowe o wysokiej aktywności właściwej oraz przeprowadzić szeroko zakrojone badania i rozwój w sektorze jądrowym. Witryna będzie również wspierać program atomowych okrętów podwodnych. Podczas gdy zakład w Challakare zostanie wybudowany wraz ze Specjalnym Zakładem Wzbogacania Minerałów, zakład wzbogacania uranu w celu zwiększenia możliwości i zdolności wzbogacania w Indiach. Specjalny Zakład Wzbogacania Minerałów będzie uzupełnieniem Zakładu Surowców Rzadkich Rattehalli (RMP). Kilka organizacji badawczych, takich jak IISc, DRDO i ISRO, również założyło tutaj swoje placówki.

BARC zaprojektował i zbudował także pierwszy w Indiach ciśnieniowy reaktor wodny w Kalpakkam , lądowy prototyp elektrowni jądrowej INS Arihant o mocy 80 MW , a także jego główny reaktor napędowy. Trzy inne okręty podwodne tej klasy (klasa Arihant ), w tym nadchodzący INS arighat , S4 i S4*, również otrzymają tę samą klasę reaktorów, co tam napęd pierwotny.

BARC opracowała również systemy stabilizacji dla Seekers, jednostki antenowe dla indyjskiego myśliwca wielozadaniowego HAL Tejas i przyczynił się do misji Chandrayaan-I i Mangalyaan . BARC przyczynił się do współpracy z różnymi mega projektami naukowymi o reputacji krajowej i międzynarodowej, a mianowicie. CERN ( LHC ), indyjskie Obserwatorium Neutrino (INO), ITER , Niskoenergetyczny Akcelerator Protonów o Wysokiej Intensywności ( LEHIPA ), Ośrodek Badań Antyprotonów i Jonów (FAIR), Główny Teleskop Atmosferyczny Eksperymentu Cerenkowa (MACE) itp.

Cele i zadania

BARC jest wiodącą nuklearną i multidyscyplinarną organizacją badawczą, chociaż założoną głównie w celu obsługi indyjskiego programu nuklearnego i jego pokojowych zastosowań energii jądrowej, prowadzi szeroko zakrojone i zaawansowane badania i rozwój obejmujący całe spektrum nauk jądrowych, inżynierii chemicznej , radiologii i ich zastosowania do zdrowie, żywność, medycyna, rolnictwo i środowisko, akcelerator i technologia laserowa, elektronika, obliczenia o wysokiej wydajności , oprzyrządowanie i sterowanie reaktorem, materiałoznawstwo i monitorowanie promieniowania , fizyka wysokich energii i fizyka plazmy . Kiedy Homi Jehangir Bhabha pracował w Indyjskim Instytucie Nauki , nie było w Indiach instytutu, który posiadałby niezbędne zaplecze do wykonywania oryginalnych prac w fizyce jądrowej , promieniowaniu kosmicznym , fizyce wysokich energii i innych dziedzinach wiedzy w fizyce. To skłoniło go do wysłania w marcu 1944 r. propozycji do Sir Dorabji Tata Trust o założenie „energicznej szkoły badań w zakresie fizyki fundamentalnej”. W swojej propozycji napisał:

Bhabha (z prawej) na Międzynarodowej Konferencji na temat Pokojowego Wykorzystania Energii Atomowej w Genewie, Szwajcaria, 20 sierpnia 1955

W Indiach nie ma obecnie dużej szkoły badań nad podstawowymi problemami fizyki, zarówno teoretycznej, jak i eksperymentalnej. W całych Indiach są jednak rozproszeni kompetentni pracownicy, którzy nie wykonują tak dobrej pracy, jak gdyby zostali zebrani w jednym miejscu pod odpowiednim kierownictwem. Jest absolutnie w interesie Indii, aby mieć prężną szkołę badań w dziedzinie fizyki fundamentalnej, ponieważ taka szkoła stanowi czoło badań nie tylko w mniej zaawansowanych gałęziach fizyki, ale także w problemach bezpośredniego praktycznego zastosowania w przemyśle. Jeśli wiele z badań stosowanych obecnie przeprowadzonych w Indiach rozczarowuje lub ma bardzo gorszą jakość, jest to całkowicie spowodowane brakiem wystarczającej liczby wybitnych pracowników naukowych zajmujących się wyłącznie badaniami naukowymi, którzy wyznaczaliby standardy dobrych badań i działali w zarządach w charakterze doradczym ... Co więcej, gdy energia jądrowa zostanie z powodzeniem wykorzystana do produkcji energii za powiedzmy kilkadziesiąt lat, Indie nie będą musiały szukać za granicą swoich ekspertów, ale znajdą ich pod ręką. Nie sądzę, żeby ktoś obeznany z rozwojem nauki w innych krajach zaprzeczył potrzebie w Indiach takiej szkoły, jaką proponuję. Przedmiotem badań i zaawansowanego nauczania byłaby fizyka teoretyczna, zwłaszcza w zakresie zagadnień podstawowych, ze szczególnym uwzględnieniem promieni kosmicznych i fizyki jądrowej, oraz badania eksperymentalne nad promieniami kosmicznymi. Oddzielenie fizyki jądrowej od promieni kosmicznych nie jest ani możliwe, ani pożądane, ponieważ są one ze sobą ściśle powiązane teoretycznie.

Kiedy Bhabha zdał sobie sprawę, że rozwój technologii dla programu energii atomowej nie może być dłużej prowadzony w ramach TIFR , zaproponował rządowi zbudowanie nowego laboratorium całkowicie poświęconego temu celowi. W tym celu w Trombay nabyto od rządu Bombaju 1200 akrów ziemi. W ten sposób w 1954 r. zaczął funkcjonować Zakład Energii Atomowej Trombay (AEET). W tym samym roku powstał również Departament Energii Atomowej (DAE).

Dr Bhabha założył Szkołę Szkoleniową BARC, aby zaspokoić zapotrzebowanie na siłę roboczą rozwijającego się programu badań i rozwoju energii atomowej. Własnymi słowami Bhabhy:

„Kiedy energia jądrowa zostanie z powodzeniem zastosowana do produkcji energii, powiedzmy za kilkadziesiąt lat, Indie nie będą musiały szukać za granicą swoich ekspertów, ale znajdą ich pod ręką”.

Dr Bhabha podkreślił samodzielność we wszystkich dziedzinach nauki i inżynierii jądrowej.

Obszary badań

BARC prowadzi szeroko zakrojone i zaawansowane badania i rozwój obejmujący całe spektrum nauk jądrowych, inżynierii chemicznej, materiałoznawstwa i metalurgii, oprzyrządowania elektronicznego, biologii i medycyny, zaawansowanych obliczeń, fizyki plazmy wysokoenergetycznej i powiązanych badań dla indyjskiego programu jądrowego i dziedzin pokrewnych. Kilka z nich to:

Cykl paliwowy toru

Indie mają wyjątkową pozycję na świecie pod względem dostępności zasobów paliwa jądrowego. Ma ograniczone zasoby uranu, ale duże zasoby toru . Piaski plaż Kerali i Orissa mają bogate zasoby monazytu , który zawiera około 8 – 10% toru. Przeprowadzono badania dotyczące wszystkich aspektów cyklu paliwowego toru - wydobycia i ekstrakcji , wytwarzania paliwa, wykorzystania w różnych systemach reaktorów, oceny jego różnych właściwości i napromieniowania, ponownego przetwarzania i recyklingu . Niektóre z ważnych kamieni milowych osiągniętych w tym zakresie/poczyniony postęp technologiczny są następujące: Proces produkcji torii z monazytu jest dobrze ugruntowany. IREL wyprodukował kilka ton proszku toru klasy jądrowej. Wytwarzanie paliwa na bazie toru metodą proszkowo-granulkową jest dobrze ugruntowane. Kilka ton paliwa thoria zostało wyprodukowanych w BARC i NFC do różnych napromieniowań w reaktorach badawczych i energetycznych. Przeprowadzono badania dotyczące wykorzystania toru w różnych typach reaktorów pod kątem gospodarki paliwowej, kontroli reaktora i wykorzystania paliwa. Zbudowano ośrodek krytyczny, który jest wykorzystywany do przeprowadzania eksperymentów z paliwami na bazie toru. W naszych reaktorach badawczych i energetycznych przeprowadzono napromienianie paliwa na bazie torii. Pręty paliwowe Torii w rejonie reflektora reaktora badawczego CIRUS. Zespoły paliwowe Thoria jako ładunek reaktywny w reaktorze badawczym Dhruva. Wiązki paliwowe Thoria do spłaszczania topnika w rdzeniu początkowym PHWR. Zespoły koców Thoria z FBTR. Kołki paliwowe (Th-Pu)MOX konstrukcji BWR, PHWR i AHWR w reaktorach badawczych CIRUS i Dhruva.

Badania po napromieniowaniu przeprowadzono na napromieniowanych wiązkach paliwowych PHWR thoria oraz szpilkach paliwowych (Th-Pu) MOX. Oceniono właściwości termofizyczne i termodynamiczne paliw na bazie torii. Pręty paliwowe Thoria napromieniowane w CIRUS zostały ponownie przetworzone w Uranium Thorium Separation Facility (UTSF) BARC. Odzyskany 233U został wyprodukowany jako paliwo do reaktora KAMINI . Zespoły koców Thoria napromieniowane w FBTR zostały ponownie przetworzone w IGCAR . Odzyskany 233U jest stosowany do naświetlania doświadczalnej PFBR typu paliwa montaż w FBTR. Wiązki paliwowe Thoria napromieniowane w PHWR zostaną ponownie przetworzone w Power Reactor Thorium Reprocessing Facility (PRTRF). Odzyskany 233U zostanie wykorzystany do eksperymentów fizyki reaktora w AHWR-Critical Facility.

Reaktory zaawansowane AHWR i AHWR300-LEU zostały zaprojektowane w celu zapewnienia BARC impuls do wykorzystania na dużą skalę toru.

Przetwarzanie i gospodarka odpadami jądrowymi

Odzyskiwanie cezu i system do robienia ołówków ze szkła cezowego, WIP, Trombay
Widok wnętrza zimnego tygla indukcyjnego, Centrum Badań Atomowych Bhabha (BARC)

Po osiągnięciu pewnego zużycia energii, znanego jako wypalenie (dziedzictwo energii cieplnej), paliwo jądrowe w reaktorze jest zastępowane świeżym paliwem, aby reakcje łańcuchowe rozszczepienia mogły się utrzymać i można było utrzymać pożądaną moc wyjściową. Wypalone paliwo wyrzucane z reaktora jest znane jako wypalone paliwo jądrowe (SNF). BARC przebyła długą drogę, odkąd w 1964 roku w Trombay po raz pierwszy rozpoczęła przetwarzanie zużytego paliwa. Indie mają ponad pięćdziesięcioletnie doświadczenie w zakresie ponownego przetwarzania wypalonego paliwa z reaktora pierwszego stopnia na bazie uranu , czego efektem jest opracowanie dobrze dojrzałego i wysoce rozwiniętego arkusza przepływowego przetwarzania opartego na PUREX, obejmującego odzyskiwanie SNM.

Wdrożenie cyklu paliwowego toru wymaga wydobycia 233U z napromieniowanego paliwa toru i ponownego wprowadzenia go do cyklu paliwowego. W oparciu o lokalne wysiłki opracowano i zademonstrowano schemat procesu ponownego przetwarzania zużytych prętów toru w Zakładzie Separacji Toru Uranium (UTSF) w Trombay. Po zdobyciu udanego doświadczenia w UTSF, firma Power Reactor Thoria Reprocessing Facility (PRTRF) została utworzona z wykorzystaniem zaawansowanej technologii laserowej do demontażu wiązki torii i mechanicznego rozdrabniacza z pojedynczym kołkiem do cięcia kołków paliwowych. Napromieniowane wiązki paliwowe Thoria z PHWR zostały ponownie przetworzone przy użyciu TBP jako ekstrahenta w celu odzyskania 233U.

Odpady płynne wysokiego poziomu (HLLW) generowane podczas ponownego przetwarzania wypalonego paliwa zawierają większość radioaktywności generowanej w całym jądrowym cyklu paliwowym . HLLW jest unieruchomiony w obojętnym sodu Boro- krzemianowe szkło matrycy poprzez proces, zwany zeszklenia . Zeszklone odpady są przechowywane przez okres przejściowy w chłodzonym powietrzem skarbcu, aby ułatwić rozpraszanie ciepła wytwarzanego podczas rozpadu radioaktywnego . Przed jego ostatecznym składowaniem w składowisku geologicznym . Witryfikacja HLLW jest procesem złożonym i stanowi wyzwanie w kontekście operacji wysokotemperaturowych w obecności dużej ilości radioaktywności . W rezultacie bardzo niewiele krajów na świecie może opanować technologię zeszklenia HLLW, a wśród nich są Indie. Trzy technologie topieniapodgrzewany indukcyjnie podgrzewacz metali (IHMM), podgrzewany ceramiczny podgrzewacz Joule (JHCM) i podgrzewany na zimno tygiel (CCIM) — zostały opracowane lokalnie do celów zeszklenia HLLW. HLLW rośliny zeszklenia opartych na technologiach IHMM lub JHCM zostały skonstruowane i skutecznie pracować przy Trombay , Tarapur i Kalpakkam stron Indii.

Vitrification Cell (IHMM), WIP, Trombay Joule Heated Ceramic Melter, Tarapur Widok od wewnątrz zimnego tygla indukcyjnego Badania i rozwój w dziedzinie partycjonowania drobnych aktynowców z HLLW mają również na celu oddzielenie długożyciowych składników odpadów promieniotwórczych przed ich unieruchomieniem w szklanej matrycy. Planuje się, że długożyjące zanieczyszczenia radiowe będą spalane w reaktorach prędkich lub systemach podkrytycznych napędzanych akceleratorem w celu przekształcenia ich w gatunki krótkożyjące. Zmniejszy to wielokrotnie potrzebę długoterminowej izolacji radionuklidu ze środowiska. Badania i rozwój są również ukierunkowane na zarządzanie kadłubami, skażonymi pozostałymi kawałkami rur pokrytych cyrkonem po rozpuszczeniu paliwa, oraz zakład utylizacji geologicznej w celu bezpiecznej utylizacji zeszklonych HLLW i odpadów długożyciowych w celu długoterminowej izolacji radionuklidów ze środowiska ludzkiego .

Fizyka podstawowa i stosowana

MACE TELESCOPE : średnica 21 m, struktura 230 ton składająca się z 356 numerów paneli lustrzanych i 1088 kamery obrazowania opartej na pikselach PMT

Interdyscyplinarne badania obejmują badanie materii w różnych środowiskach fizykochemicznych, w tym w temperaturze, polu magnetycznym i ciśnieniu. Reaktory, akceleratory jonowe i elektronowe oraz lasery są wykorzystywane jako narzędzia do badania kluczowych zjawisk w materiałach w szerokim zakresie długości i czasu. Główne obiekty obsługiwane przez BARC do badań w zakresie nauk fizycznych obejmują akcelerator liniowy Pelletron-Superconducting w TIFR, National Facility for Neutron Beam Research (NFNBR) w Dhruva, szereg najnowocześniejszych linii wiązek w synchrotronie INDUS , RRCAT -Indore, Atmosferyczny Teleskop Czerenkowa TeV z kamerą obrazującą (TACTIC) w Górze Abu, Składany Tandemowy Akcelerator Jonów (FOTIA) i obiekty neutronów prędkich PURNIMA w BARC, akcelerator tandetronowy 3 MV w Narodowym Centrum Charakteryzacji Kompozycji Materials (NCCCM) w Hyderabad, akcelerator elektronów 10 MeV w Electron Beam Center w Navi Mumbai.

Pracownicy BARC-TIFR w Pelletron LINAC Facility

BARC prowadzi również trwałe programy lokalnego rozwoju detektorów , czujników , spektrometru mas , techniki obrazowania i zwierciadeł wielowarstwowych. Ostatnie osiągnięcia obejmują: uruchomienie Wielkiego Atmosferycznego Teleskopu Eksperymentalnego Cerenkowa (MACE) w Ladakh, spektrometru neutronów czasu przelotu w Dhruva, linie wiązki w INDUS (Small-and-szerokokątne rozpraszanie promieni rentgenowskich (SWAXS), Proteiny krystalografia , spektroskopia w podczerwieni , rozszerzona mikrostruktura absorpcji promieniowania rentgenowskiego (EXAFS), spektroskopia fotoelektronów (PES/PEEM), XRD z dyspersją energii i kąta oraz obrazowanie), uruchomienie linii wiązek i powiązanych urządzeń detektorów w zakładzie BARC-TIFR Pelletron , niskoenergetyczny akcelerator protonowy o wysokiej intensywności (LEHIPA) w BARC, cyfrowa mikroskopia holograficzna do obrazowania komórek biologicznych w Vizag.

Projekt niskoenergetycznego akceleratora protonów o dużej intensywności (LEHIPA) jest w trakcie instalacji w budynku ogólnodostępnym na terenie BARC. Linak protonowy 20 MeV, 30 mA, CW będzie składał się ze źródła jonów 50 keV, kwadrupola o częstotliwości radiowej (RFQ) 3 MeV o długości 4 m oraz rurki dryftowej o długości 3–20 MeV o długości 12 m ( DTL) i zrzut wiązki.

Eksperymentalna konfiguracja obiektu BARC-TIFR Pelletron LINAC Facility zlokalizowanego w TIFR w Bombaju

Major Atmospheric Cerenkov Experiment Telescope (MACE) to teleskop Imaging Atmospheric Cerenkov Experiment Telescope (IACT) znajdujący się w pobliżu Hanle , Ladakh , Indie. Jest to najwyższy (pod względem wysokości) i drugi co do wielkości teleskop Cerenkowa na świecie. Został zbudowany przez Electronics Corporation of India , Hyderabad, dla Centrum Badań Atomowych Bhabha i został zmontowany w kampusie Indyjskiego Obserwatorium Astronomicznego w Hanle. Teleskop jest drugim co do wielkości teleskopem promieniowania gamma na świecie i pomoże społeczności naukowej pogłębić wiedzę w dziedzinie astrofizyki , fizyki fundamentalnej i mechanizmów przyspieszania cząstek . Największym teleskopem tej klasy jest teleskop High Energy Stereoscopic System (HESS) o średnicy 28 metrów , eksploatowany w Namibii.

W toku badania podstawowe i stosowane obejmują szerokie spektrum obejmującej skondensowane fizyki materii , Fizyki Jądrowej nauki astrofizycznych i atomowej i spektroskopii molekularnej . Ważne obszary badawcze obejmują zaawansowany magnetyzm , miękkie i nanostrukturalne materiały, materiały energetyczne, cienkowarstwowe i wielowarstwowe, badania rozszczepienia termojądrowego oparte na akceleratorach/reaktorach, astrofizykę jądrową, zarządzanie danymi jądrowymi, fizykę neutrin reaktorowych , astrofizykę bardzo wysokich energii i fizyka astrocząstek.

Niektóre z ważnych bieżących działań rozwojowych to: indyjski Scintillat lub Matrix for Reactor Anti-Neutrinos (ISMRAN), prowadnice neutronów, polaryzatory i superzwierciadło neutronów , nadprzewodzące wnęki RF oparte na Nb , detektor germanu o wysokiej czystości, detektory neutronów 2-D, wolne magnesy nadprzewodzące , separator elektromagnetyczny dla radioizotopów, baterii jądrowych i radioizotopowego generatorów termoelektrycznych (RTG) zasilania i ciekły wodór zimno neutronów źródła. Inne działania obejmują badania i rozwój w kierunku indyjskiego Obserwatorium Neutrino (INO) oraz obliczeń kwantowych .

Obliczenia o wysokiej wydajności

Firma BARC zaprojektowała i opracowała serię superkomputerów do użytku wewnętrznego. Były używane głównie do cząsteczkowej symulacji dynamicznych , fizyki reaktora , fizyki teoretycznej , chemii obliczeniowej , obliczeniowej dynamiki płynów i analizy elementów skończonych .

Najnowszym z serii jest Anupam-Aganya BARC rozpoczął rozwój superkomputerów w ramach projektu ANUPAM w 1991 roku i do tej pory opracował ponad 20 różnych systemów komputerowych. Wszystkie systemy ANUPAM wykorzystują przetwarzanie równoległe jako podstawową filozofię i MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) jako podstawową architekturę . BARC, będąc multidyscyplinarną organizacją badawczą, posiada dużą pulę naukowców i inżynierów zajmujących się różnymi aspektami nauki i technologii jądrowej, a tym samym zajmujących się różnymi rodzajami obliczeń.

SUPERKOMPUTER PRZETWARZANIA RÓWNOLEGŁEGO ANUPAM-ATULYA: Zapewnia stałą wydajność LINPACK 1,35 PetaFlops do rozwiązywania złożonych problemów naukowych

Aby zachować okresie ciąży krótkie, równoległe komputery zostały zbudowane z dostępnych na rynku komponentów off-the-półki, z BARC za znaczący wkład Będąc w zakresie integracji systemów , inżynierii systemowej , rozwoju oprogramowania systemowego, opracowywania oprogramowania, dostrojeniu układu i wsparcie dla zróżnicowanej grupy użytkowników.

Seria rozpoczęła się od małego czteroprocesorowego systemu w 1991 roku, który zapewniał stałą wydajność 34 MFlops. Mając na uwadze stale rosnące wymagania użytkowników, regularnie budowane są nowe systemy o coraz większej mocy obliczeniowej. Najnowszym superkomputerem z serii jest Anupam-Aganya o mocy obliczeniowej 270 TFLOPS i SUPERKOMPUTER PRZETWARZANIA RÓWNOLEGŁEGO ANUPAM-ATULYA: Zapewnia stałą wydajność LINPACK 1,35 PetaFlops do rozwiązywania złożonych problemów naukowych.

Oprzyrządowanie elektroniczne i komputery

10 System ochrony czteropociągowego prototypu reaktora oparty na DMSP, Centrum Badań Atomowych w Bhabha (BARC)
Zintegrowana konfiguracja systemu monitorowania utraty wiązki i promieniowania dla LEHIPA

Programowanie badań i rozwoju elektryki, elektroniki, oprzyrządowania i komputerów BARC koncentruje się na osiągnięciu doskonałości w dziedzinie nauki i technologii jądrowej, co zaowocowało rozwojem różnych rodzimych technologii.

W dziedzinie energii jądrowej, wiele systemów sterowania i oprzyrządowania, w tym w służbie systemy kontrolne zostały zaprojektowane, opracowane i wdrożone do reaktorów jądrowych, począwszy od PHWR , AHWR , LWR , PFBR do nowych generacji reaktorów i Badań C & I do ponownego przetworzenia obiektów. Rozwój symulatorów dla Elektrowni Jądrowej jest ogromny, ponieważ zapewniają najlepsze zaplecze szkoleniowe dla personelu reaktora, a także licencjonowania operatorów reaktorów.

Dzięki dużemu doświadczeniu w tych dziedzinach zaprojektowano, opracowano i wdrożono wiele pełnoprawnych systemów oraz poszczególnych komponentów w reaktorach jądrowych, obiektach jądrowego cyklu paliwowego i akceleratorach, które wymagają najnowocześniejszej wiedzy i zaangażowania.

Kluczowe kompetencje obejmują szerokie spektrum i obejmują czujniki procesowe, detektor promieniowania , instrumenty jądrowe, mikroelektronikę , MEMS , wbudowane systemy czasu rzeczywistego, modelowanie i symulację, sieć komputerową , inżynierię oprogramowania o wysokiej integralności , wysokowydajne systemy DAQ, zasilacze wysokiego napięcia, cyfrowe przetwarzanie sygnału , Przetwarzanie obrazu , Głębokie uczenie , Sterowanie ruchem , Elektronika bezpieczeństwa, Elektronika medyczna itp. Rozwój systemów stabilizacji dla poszukujących, Jednostka platformy antenowej dla wielomodowego radaru LCA HAL Tejas , System serwo dla indyjskiej sieci Deep Space Network IDSN32- 32-metrowa antena śledząca Chandrayaan-I i Mangalyaan , Instrumented PIG do inspekcji rurociągów naftowych, sterowanie serwomechanizmem i elektronika kamery do teleskopu MACE , systemy radiometryczne i monitorowania promieniowania itp. Różne spin-offy technologiczne obejmują produkty opracowane dla przemysłu, medycyny, transportu, bezpieczeństwa, lotnictwa i aplikacje obronne.

Generyczne produkty elektroniczne, takie jak Qualified Programmable Logic Controller platformy (tplc-32), nadaje się do wdrożenia w krytycznych aplikacji bezpieczeństwa, reaktywność metrów , systemy ochrony maszyn, bezpieczeństwo Gadżety dla ochrony fizycznej, Systemów Kontroli Dostępu , obwód włamań systemów wykrywania CCTV i Video Surveillance Systems , Skaningowy Mikroskop Elektronowy , Systemy komunikacji VHF zostały opracowane w ramach procesu indygenizacji.

Nauki o materiałach i inżynieria

Nauka o materiałach i inżynieria odgrywają ważną rolę we wszystkich aspektach, w tym w utrzymaniu i zapewnieniu wsparcia indyjskiemu programowi jądrowemu, a także w rozwijaniu zaawansowanych technologii. Minerały zawierające pierwiastki będące przedmiotem zainteresowania DAE, np. uran, pierwiastki ziem rzadkich, są wykorzystywane do opracowywania technik wzbogacania/arkusz przepływowych w celu poprawy wartości metalu do jego wydobycia. Produkowany jest metaliczny uran potrzebny do reaktorów badawczych. Dokonuje się poprawy wydajności procesu dla działających młynów uranu i wprowadza nakłady w zakładach firmy Uranium Corporation of India . Opracowuje się, demonstruje i demonstruje przepływ procesu do oddzielania poszczególnych tlenków pierwiastków ziem rzadkich z różnych zasobów (w tym ze źródeł wtórnych, np. złomu/zużytych produktów), a technologia jest przekazywana firmie Indian Rare Earths Limited (IREL) do produkcji w jej zakładach.

Wzbogacone granulki węglika boru do szybkiego reaktora rozrodczego

Wszystkie wymagania stawiane materiałom ogniotrwałym do zastosowań DAE, w tym do zastosowań z absorberami neutronów, są spełniane przez badania, rozwój i produkcję w Grupie Materiałowej. Materials Group pracuje nad opracowaniem schematów przepływu/procesów dla materiałów wymaganych w zakładach/zastosowaniach DAE, np. gąbki tytanowej, zaawansowanych stopów, powłok wykorzystujących różne procesy, w tym cementowanie pakietów, opary chemiczne, opary fizyczne, galwanizacja / powlekanie bezprądowe . Zademonstrowano również odzysk kobaltu o wysokiej czystości z różnych odpadów/złomu oraz przekazano technologie do produkcji.

Prowadzone są badania ukierunkowane na zaawansowane technologie materiałowe z wykorzystaniem Termodynamiki , Mechaniki , Symulacji i Modelowania , charakteryzowania i oceny działania. Podejmowane są badania mające na celu poznanie uszkodzeń materiałów spowodowanych promieniowaniem przy użyciu zaawansowanych technik charakteryzacyjnych, aby pomóc w opracowywaniu stopów i ocenach degradacji materiałów. Generowanie cieplno-fizycznych oraz wady danych własności materiałów nuklearnych np Thoria -na tlenek mieszany i paliw metalicznych; trwają badania nad stopami Fe-Zr oraz minerałami naturalnymi i syntetycznymi jako nośnikami immobilizacji odpadów metalicznych poprzez modelowanie i symulacje.

Trwają prace nad nowymi rozpuszczalnikami do ekstrakcji selektywnych pierwiastków z odpadów promieniotwórczych do zastosowań medycznych i określonych wartości metalicznych z odpadów elektronicznych . Technologie takie jak duże syntezy nanorurki węglowej (CNT), niskowęglowy żelazostopów (FeV FeMo, FeNb, kilka, Feti i FeC), produkcja wolframu proszku i wytwarzania wolframu (W) i wolframu ciężkiego stopu (Wpy ) i Produkcja proszku diborku cyrkonu (ZrB2) oraz Wytwarzanie kształtów ZrB2 o wysokiej gęstości itp. zostały zrealizowane.

Inżynieria chemiczna i nauki

Helium Liquefier (LHP50) opracowany i uruchomiony przez BARC w Trombay

Kluczowymi cechami leżącymi u podstaw wysiłków rozwojowych są: samodzielność, uzyskiwanie produktów o bardzo wysokich parametrach czystości, praca z procesami separacji charakteryzującymi się niskimi współczynnikami separacji, dążenie do wysokich odzysków, optymalne wykorzystanie ograniczonych zasobów, przyjazność dla środowiska, wysoka wydajność energetyczna i stabilna praca ciągła . Nieenergetyczne zastosowanie energii jądrowej zostało zademonstrowane w obszarze odsalania wody przy użyciu technologii takich jak Multi Stage Flash Distillation i Multi Effect Distillation with Thermo Vapor Compression (MED-TVC). Technologie membranowe zostały rozmieszczone nie tylko do oczyszczania odpadów jądrowych, ale dla ogółu społeczeństwa zgodnie z Jal Jeevan misji z rządem Indii w celu zapewnienia bezpiecznej wody pitnej na poziomie gospodarstw domowych.

Opracowanie i demonstracja technologii złoża fluidalnego do zastosowań w jądrowym cyklu paliwowym; synteza i ocena nowych ekstrahentów; synteza materiałów TBM (synteza otoczaków tytanianu litu ); modelowanie molekularne różnych zjawisk (takich jak przenikanie wodoru i jego izotopów przez różne metale, odsalanie przy użyciu nanorurek węglowych , wpływ składu szkła na właściwości istotne dla zeszklenia , projektowanie rozpuszczalników i struktur metaloorganicznych);zastosowania mikroreaktorów do intensyfikacji specyficznych procesy; rozwój niskotemperaturowego procesu zamrażania odsalania; przyjazne dla środowiska zintegrowane systemy odsalania oparte na zerowym wypływie cieczy; oczyszczanie ścieków przemysłowych; membrany nowej generacji (takie jak wysokowydajne membrany nanokompozytowe na bazie grafenu , membrany do hemodializy , osmozy przedniej i membrany metaliczne); wytwarzanie i magazynowanie wodoru różnymi procesami (elektrochemiczne rozszczepianie wody, termochemiczne cykle jodowo-siarkowe, termochemiczne hybrydy miedziowo-chlorowe); opracowanie adsorpcyjnych materiałów żelowych do specyficznych separacji; modernizacja ciężkiej wody ; powłoki metalowe do różnych zastosowań (takie jak permeator membranowy, generator neutronów i zastosowania specjalne); osadzanie chemiczne z fazy gazowej w złożu fluidalnym; oraz zastosowania procesów chemicznych technologii ultradźwiękowej (UT).

Wstępnie schłodzony, zmodyfikowany, oparty na cyklu Claude skraplacz helu o wydajności 50 l/h (LHP50) został opracowany i uruchomiony przez BARC w Trombay. Główne technologie komponentów wykorzystywane w LHP50 obejmują ultraszybkie miniaturowe turborozprężarki z łożyskami gazowymi i kompaktowe płytowo-żebrowe wymienniki ciepła wraz z rurami kriogenicznymi i zaworami z długim trzpieniem, wszystkie umieszczone wewnątrz zimnej komory LHP50. Inne ważne urządzenia obejmują współosiową linię przesyłową helu i zbiornik odbiorczy ciekłego helu.

Środowisko, Radiologia i Nauki Radiochemiczne

Obiekt do analizy śladów, Centrum Badań Atomowych Bhabha (BARC)

BARC monitoruje również wpływ na środowisko oraz ocenę dawki/ryzyka dla zanieczyszczeń radiologicznych i chemicznych, nadzór środowiskowy i ochronę przed promieniowaniem dla całych obiektów jądrowego cyklu paliwowego, badania meteorologiczne i hydrogeologiczne na terenach DAE. Modelowanie transportu i dyspersji zanieczyszczeń w atmosferze i hydrosferze, Ocena oddziaływania radiologicznego gospodarki odpadami i praktyk unieszkodliwiania odpadów, Rozwój systemów monitoringu promieniowania środowiska oraz Utworzenie ogólnopolskiej sieci monitoringu promieniowania, ustalenie wzorców dla oceny oddziaływania radiologicznego działalności energetyki jądrowej na środowisko morskie. Nauki radiochemiczne odegrały kluczową rolę w postępie nauki i technologii jądrowej oraz realizacji jej owoców dla dobra ludzkości. Chemia substancji radioaktywnych wymaga wysoko wykwalifikowanej siły roboczej do przeprowadzania procedur chemicznych w „najnowocześniejszych” obiektach z wykorzystaniem zaawansowanego oprzyrządowania. Najważniejsze z tych programów to chemia pozytonów i pozytonów, chemia i spektroskopia aktynowców, hydrologia izotopowa do zarządzania zasobami wodnymi, radioznacznik do zastosowań przemysłowych, separacja i oczyszczanie nowych radionuklidów do zastosowań medycznych, zaawansowane opracowywanie paliw metodą zol-żel, chemiczna kontrola jakości paliw jądrowych, Kompleksowanie i specjacja aktynowców, Opracowanie metody separacji dla procesów zaplecza cyklu paliwowego.

Inne duże projekty badawcze to ocena właściwości termofizycznych systemów reaktora do hodowli stopionej soli (MSBR), rozwój materiałów typu core-catcher, ograniczanie emisji wodoru, katalizatory do produkcji wodoru, materiały do ​​magazynowania wodoru, nanoterapeutyki i bioczujniki, dekontaminacja elementów reaktora , kontrola biofoulingu i badania ekologii termicznej, chemia supramolekularna, chemia środowiskowa i międzyfazowa, ultraszybka dynamika reakcji, spektroskopia pojedynczych cząsteczek, synteza i zastosowania nanomateriałów, zastosowania zimnej plazmy, materiały luminescencyjne do bioobrazowania, materiały do ​​urządzeń emitujących światło i zabezpieczenia itp. .

Zdrowie, żywność i rolnictwo

Rozwój nowych elitarnych odmian roślin uprawnych, w tym nasion oleistych i roślin strączkowych. Wykorzystując indukowaną promieniowaniem mutagenezę, hybrydyzację i techniki kultur tkankowych, opracowano, wprowadzono i zgłoszono Gazette 49 odmian roślin uprawnych do upraw komercyjnych. Rozwój markerów molekularnych, substancji transgenicznych, bioczujników, preparatów nawozowych o zwiększonej efektywności wykorzystania składników odżywczych. Zrozumienie naprawy uszkodzeń DNA, replikacji, biologii redoks i procesu autofagii oraz opracowanie radiosensybilizatorów, chemosensybilizatorów do terapii nowotworowej. Projektowanie i synteza organofluoroforów i organicznych cząsteczek elektronowych, istotnych dla nauk jądrowych i korzyści społecznych (zaawansowana technologia i zdrowie). Projektowanie i synteza organofluoroforów i organicznych cząsteczek elektronowych, istotnych dla nauk jądrowych i korzyści społecznych (zaawansowana technologia i zdrowie).

Synteza i rozwój efektywnych kosztowo wysokowartościowych ligandów medycyny nuklearnej do diagnostyki i terapii nowotworów i innych chorób. Asymetryczna synteza całkowita i metody organokatalityczne (podejście zielonej chemii) do syntezy związków biologicznie czynnych. Działalność badawczo-rozwojowa w pionierskich obszarach biologii promieniowania w celu zrozumienia wpływu promieniowania o niskim i wysokim LET, przewlekłej i ostrej ekspozycji na promieniowanie, wysokiego promieniowania tła i narażenia na radionuklidy na komórki ssaków, komórki rakowe, eksperymentalne gryzonie i zdrowie ludzi.

Badania przedkliniczne i translacyjne mają na celu opracowanie nowych leków i środków terapeutycznych do zapobiegania i łagodzenia uszkodzeń popromiennych, dekorporacji metali ciężkich oraz leczenia chorób zapalnych i nowotworów. Badanie struktur makromolekularnych i interakcji białko-ligand przy użyciu technik biofizycznych, takich jak krystalografia rentgenowska, rozpraszanie neutronów, dichroizm kołowy i promieniowanie synchrotronowe, w celu projektowania ab-initio cząsteczek terapeutycznych. Zrozumienie komórkowych i molekularnych podstaw odpowiedzi na stres u bakterii, roślin i zwierząt. Zrozumienie niezwykłej odporności bakterii na uszkodzenia DNA i stres oksydacyjny oraz epigenetycznej regulacji splicingu alternatywnego w roślinach i komórkach ssaków.

Rozwój technologii edycji genomu za pośrednictwem CRISPR-Cas zarówno w badaniach podstawowych, jak i stosowanych oraz jest zaangażowany w rozwój technologii genowych i produktów do zastosowań biomedycznych. Badania sekwestracji uranu przez Nostoc i bakterie wyizolowane z kopalń uranu. Badania i rozwój nowych radiofarmaceutyków do celów diagnostycznych i terapeutycznych.

Synteza substratów z odpowiednich prekursorów do zastosowania w radioznakowaniu radioizotopami diagnostycznymi (99mTc) i terapeutycznymi (177Lu, 153Sm, 166Ho,186/188Re, 109Pd, 90Y, 175Yb, 170Tm) w przygotowaniu środków przeznaczonych do stosowania jako radiofarmaceutyki. Indywidualne przygotowanie specjalnych źródeł, aby spełnić wymagania Indyjskiej Organizacji Badań Obronnych (DRDO) i Krajowych Laboratoriów Badawczych, takich jak Narodowe Laboratorium Badawcze Fizyki, ISRO itp.

Trzyetapowy program energetyki jądrowej Indii

Indyjski trzyetapowy program energetyki jądrowej został opracowany przez Homi Bhabha w latach 50. XX wieku, aby zapewnić długoterminową niezależność energetyczną kraju, dzięki wykorzystaniu rezerw uranu i toru znajdujących się w piaskach monazytowych przybrzeżnych regionów południowych Indii. Ostatecznym celem programu jest umożliwienie wykorzystania indyjskich rezerw toru w celu zaspokojenia krajowego zapotrzebowania na energię. Tor jest szczególnie atrakcyjny dla Indii, ponieważ ma tylko około 1-2% światowych rezerw uranu, ale jeden z największych udziałów światowych rezerw toru, wynoszący około 25% znanych światowych rezerw toru.

Etap I – Ciśnieniowy reaktor na wodę ciężką

W pierwszym etapie programu, ciśnieniowe reaktory ciężkiej wody zasilane naturalnym uranem (PHWR) wytwarzają energię elektryczną, generując jako produkt uboczny pluton-239. PHWR były naturalnym wyborem do realizacji pierwszego etapu, ponieważ miały najbardziej efektywny pod względem wykorzystania uranu projekt reaktora, a istniejąca indyjska infrastruktura w latach 60. pozwalała na szybkie przyjęcie technologii PHWR. Naturalny uran zawiera tylko 0,7% rozszczepialnego izotopu uranu-235. Większość pozostałych 99,3% to uran-238, który nie jest rozszczepialny, ale można go przekształcić w reaktorze do rozszczepialnego izotopu plutonu-239. Ciężka woda (tlenek deuteru, D2O) jest używana jako moderator i chłodziwo.

Etap II – Szybki Reaktor Rozrodczy

W drugim etapie reaktory prędkie powielające (FBR) wykorzystywałyby paliwo mieszane tlenkowe (MOX) wytworzone z plutonu-239, odzyskanego przez ponowne przetworzenie wypalonego paliwa z pierwszego etapu, oraz naturalnego uranu. W FBR pluton-239 ulega rozszczepieniu w celu wytworzenia energii, podczas gdy uran-238 obecny w mieszanym paliwie tlenkowym przekształca się w dodatkowy pluton-239. Tak więc FBR Stage II są zaprojektowane tak, aby „rozmnażać” więcej paliwa niż zużywają. Po zgromadzeniu zapasów plutonu-239 tor może zostać wprowadzony jako materiał osłonowy do reaktora i przetransmutowany do uranu-233 do wykorzystania w trzecim etapie Nadwyżki plutonu hodowane w każdym reaktorze prędkim można wykorzystać do budowy większej liczby takich reaktorów , i może w ten sposób zwiększyć indyjską cywilną moc jądrową do momentu, w którym reaktory trzeciego stopnia wykorzystujące tor jako paliwo będą mogły zostać uruchomione. Projekt pierwszego w kraju szybkiego hodowcy, zwanego Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR), został wykonany przez Centrum Badań Atomowych Indiry Gandhi (IGCAR).

Podwajamy czas

Czas podwojenia odnosi się do czasu wymaganego do wydobycia jako wyjścia, podwojenia ilości paliwa rozszczepialnego, które zostało wprowadzone jako wejście do reaktorów reprodukcyjnych. Miernik ten ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia okresów czasu, których nie da się uniknąć podczas przechodzenia z drugiego etapu do trzeciego etapu planu Bhabhy, ponieważ zbudowanie wystarczająco dużego złoża materiału rozszczepialnego jest niezbędne do dużego rozmieszczenia trzeciego etapu

Etap III – Reaktory na bazie toru

Proszek monazytu, minerał ziem rzadkich i fosforanu toru, jest głównym źródłem światowego toru

Reaktor Etapu III lub Zaawansowany system energetyki jądrowej obejmuje samowystarczalną serię reaktorów zasilanych torem-232-uranem-233. Byłby to termiczny reaktor powielania, który w zasadzie można zatankować – po wstępnym zasypie paliwa – wyłącznie przy użyciu naturalnie występującego toru. Zgodnie z trzyetapowym programem indyjska energia jądrowa mogłaby wzrosnąć do około 10 GW dzięki PHWR zasilanym krajowym uranem, a wyższy wzrost musiałby pochodzić z FBR do około 50 GW.[b] Dopiero trzeci etap ma zostać uruchomiony. po osiągnięciu tej zdolności.

Podejścia równoległe

Ponieważ istnieje duże opóźnienie przed bezpośrednim wykorzystaniem toru w trzyetapowym programie, kraj przygląda się projektom reaktorów, które pozwolą na bardziej bezpośrednie wykorzystanie toru równolegle z sekwencyjnym programem trzyetapowym. Trzy rozważane opcje to indyjskie systemy napędzane akceleratorem (IADS), zaawansowany reaktor na ciężką wodę (AHWR) i kompaktowy reaktor wysokotemperaturowy. Reaktor ze stopioną solą jest również w fazie rozwoju.

Indyjski Departament Energii Atomowej i amerykański Fermilab projektują unikalne, pierwsze w swoim rodzaju systemy napędzane akceleratorem. Żaden kraj nie zbudował jeszcze systemu napędzanego akceleratorem do wytwarzania energii. Dr Anil Kakodkar, były przewodniczący Komisji Energii Atomowej, nazwał to mega projektem naukowym i „koniecznością” dla ludzkości.

Projekt reaktora

BARC opracowała szeroką gamę projektów reaktorów jądrowych do badań jądrowych, produkcji radioizotopów, napędu morskiego i wytwarzania energii elektrycznej

Reaktory badawcze i produkcja radioizotopów

Reaktor Cel i historia
APSARA Apsara był pierwszym indyjskim reaktorem jądrowym zbudowanym w BARC w 1956 roku w celu prowadzenia podstawowych badań w dziedzinie fizyki jądrowej. Jest to reaktor termiczny o mocy 1 MWth chłodzony wodą i moderowany typu basenowego , który osiągnął stan krytyczny 4 sierpnia 1956 r. i jest odpowiedni do produkcji izotopów, podstawowych badań jądrowych, eksperymentów ekranowania, analizy aktywacji neutronów, radiografii neutronowej i testowania detektorów neutronów. Została zamknięta na stałe w 2010 roku i zastąpiona przez Apsara-U
APSARA-U Apsara-U lub Apsara-Upgraded jest zamiennikiem APSARA. Jest to reaktor cieplny typu basenowego o mocy 2 MWth chłodzony wodą i moderowany, zasilany krzemkiem uranu. 10 września 2018 r. osiągnął stan krytyczny i nadaje się do produkcji izotopów, podstawowych badań jądrowych, eksperymentów ekranowania, analizy aktywacji neutronów i testowania detektorów neutronów.
ZERLINA ZERLINA był chłodzonym ciężką wodą i moderowanym pionowym reaktorem termicznym typu zbiornikowego , zbudowanym w celu przeprowadzenia badań sieci reaktora, które po raz pierwszy stały się krytyczne 14 stycznia 1961 r. Został wycofany z eksploatacji w 1983 r.
Dhruwa Dhruva jest 100 MWth moderowanym ciężką wodą i chłodzonym pionowym reaktorem termicznym typu zbiornikowego, używanym głównie do produkcji radioizotopów i plutonu-239 do broni jądrowej i był następcą kanadyjskiego reaktora CIRUS w BARC. Po raz pierwszy stał się krytyczny 8 sierpnia 1985 roku, a później został zaktualizowany pod koniec 2010 roku.
Purnima-I Purnima-I to szybki reaktor impulsowy o mocy 1 MWth zasilany tlenkiem plutonu, który został zbudowany w 1970 roku i stał się krytyczny 18 maja 1972 roku, głównie w celu wsparcia walidacji parametrów projektowych dla rozwoju broni jądrowej zasilanej plutonem-239. W dwudziestą rocznicę próby jądrowej w Pokhran w 1974 r. projektant Purnimy, PK Iyengar , wspomniał o krytycznej roli reaktora: „Purnima była nowatorskim urządzeniem, zbudowanym z około 20 kg plutonu, ze zmienną geometrią reflektorów i unikalnym systemem sterowania Dało to znaczne doświadczenie i pomogło w przeprowadzeniu obliczeń porównawczych dotyczących zachowania układu reagującego łańcuchowo wykonanego z plutonu. Zachowanie kinetyczne układu tuż powyżej krytycznego można było dobrze zbadać. Bardzo sprytni fizycy mogli następnie obliczyć zachowanie rdzenia w czasie bomby na kompresję izotropową. Jakie byłyby krytyczne parametry, jak osiągnąć optymalną moc wybuchu i jej zależność od pierwszego samopodtrzymującego się wyzwalacza neutronowego, wszystkie zostały zbadane”. Został wycofany z eksploatacji w 1973 roku.
Purnima-II Purnima-II to pionowy reaktor termiczny typu zbiornikowego o mocy 100 mW zasilany uranem-233, zbudowany w celu wsparcia badań paliwa Uranium-233 i wycofany z eksploatacji w 1986 roku.
Purnima-III Purnima-III Uranium-233 zasilany paliwem 1 Wth pionowy reaktor termiczny typu zbiornik zbudowany w celu przeprowadzenia badań modelowych dla reaktora KAMINI budowanego w IGCAR, Kalpakkam. Został wycofany z użytku w 1996 roku.
FBTR Reaktor testowy Fast Breeder (FBTR) to reaktor reprodukcyjny zlokalizowany w Kalpakkam w Indiach. Indira Gandhi Center for Atomic Research (IGCAR) i Bhabha Atomic Research Center (BARC) wspólnie zaprojektowały, zbudowały i obsługują reaktor. Reaktor został zaprojektowany do wytwarzania 40 MW mocy cieplnej i 13,2 MW mocy elektrycznej. Pierwotny jądrowy rdzeń paliwowy używany w FBTR składał się z około 50 kg plutonu przeznaczonego do broni. Reaktor wykorzystuje jako chłodziwo paliwo mieszane plutonowo-uranowo-węglikowe i płynny sód. Paliwo jest rodzimą mieszanką 70 procent węglika plutonu i 30 procent węglika uranu. Pluton na paliwo jest wydobywany z napromieniowanego paliwa w reaktorach energetycznych Madras i ponownie przetwarzany w Tarapur.

Część uranu powstaje w wyniku transmutacji wiązek toru, które również znajdują się w rdzeniu. Korzystając z doświadczeń zdobytych podczas eksploatacji FBTR, w Kalpakkam znajduje się w zaawansowanej fazie budowy prototypowy reaktor szybkiego rozrodu (PFBR) o mocy 500 MWe.

Reaktory komercyjne i wytwarzanie energii

Reaktory ciśnieniowe na ciężką wodę

BARC opracowała różne rozmiary ciśnieniowych reaktorów ciężkowodnych klasy IPHWR zasilanych naturalnym uranem dla pierwszego etapu trzystopniowego programu energetyki jądrowej, który wytwarza energię elektryczną i pluton-239 do zasilania reaktorów szybkiego rozrodu opracowywanych przez IGCAR w drugim etapie etap programu.

Klasa IPHWR została opracowana z reaktorów CANDU zbudowanych w RAPS w Rawatbhata w Radżastanie. Od 2020 roku powstały trzy kolejne, większe projekty IPHWR-220 , IPHWR-540 i IPHWR-700 o mocy elektrycznej odpowiednio 220 MWe, 540 MWe i 700 MWe.

Zaawansowany reaktor ciężkowodny

BARC opracowuje zaawansowany projekt reaktora ciężkowodnego o mocy 300 MWe, który jest zasilany z toru-232 i uranu-233, aby zasilić trzeci etap trzyetapowego programu indyjskiej energetyki jądrowej . Standardowo AHWR ma być zamkniętym jądrowym cyklem paliwowym. Oczekuje się, że AHWR-300 będzie miał żywotność bliską 100 lat i będzie wykorzystywał uran-233 produkowany w reaktorach szybkiego rozrodu opracowywanych przez IGCAR .

Indyjski reaktor do hodowli stopionej soli

Indyjski reaktor dozujący stopionej soli (IMSBR) jest platformą do spalania toru w ramach III etapu indyjskiego programu energetyki jądrowej. Paliwo w IMSBR ma postać stale krążącej stopionej soli fluorkowej, która przepływa przez wymienniki ciepła, aby ostatecznie przekazać ciepło do produkcji energii do nadkrytycznego cyklu Braytona opartego na CO2 (SCBC), aby uzyskać większy współczynnik konwersji energii w porównaniu z istniejącymi cykl konwersji mocy. Ze względu na paliwo płynne, możliwa jest regeneracja online, ekstrahując 233Pa (utworzone w łańcuchu konwersji 232Th do 233U) i pozwalając mu rozpadać się do 233U poza rdzeniem, umożliwiając w ten sposób rozmnażanie nawet w widmie neutronów termicznych. Dzięki temu IMSBR może pracować w samopodtrzymującym się cyklu paliwowym 233U-Th. Dodatkowo, będąc reaktorem termicznym, wymagania 233U są niższe (w porównaniu z szybkim widmem), co pozwala na wyższy potencjał wdrożeniowy.

Reaktory lekkowodne

BARC, mając doświadczenie zdobyte przy opracowywaniu reaktora lekkowodnego dla okrętu podwodnego klasy Arihant, opracowuje projekt dużego reaktora wodnego ciśnieniowego o mocy 900 MWe, znanego jako IPWR-900 . Projekt będzie zawierał funkcje bezpieczeństwa generacji III+, takie jak system usuwania ciepła z rozpadem pasywnym, system awaryjnego chłodzenia rdzenia (ECCS), system retencji Corium i system łapacza rdzenia.

Napęd morski do zastosowań morskich

BARC opracowała wiele projektów reaktorów lekkowodnych odpowiednich do nuklearnego napędu morskiego dla okrętów podwodnych indyjskiej marynarki wojennej, począwszy od projektu reaktora CLWR-B1 dla okrętu podwodnego klasy Arihant. Łącznie zostaną zbudowane cztery okręty podwodne dla tej klasy.

Indie i NPT

Indie nie są częścią Układu o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej (NPT), powołując się na obawy, że niesprawiedliwie faworyzują istniejące mocarstwa nuklearne i nie przewidują całkowitego rozbrojenia nuklearnego. Urzędnicy indyjscy argumentowali, że odmowa podpisania traktatu przez Indie wynikała z jego fundamentalnie dyskryminującego charakteru; traktat nakłada ograniczenia na państwa, które nie dysponują bronią jądrową, ale w niewielkim stopniu ogranicza modernizację i rozbudowę arsenałów nuklearnych państw dysponujących bronią jądrową.

Niedawno Indie i Stany Zjednoczone podpisały porozumienie w sprawie zacieśnienia współpracy w dziedzinie jądrowej między tymi dwoma krajami oraz udziału Indii w międzynarodowym konsorcjum zajmującym się badaniami nad syntezą jądrową ITER (Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy).

Badania cywilne

BARC prowadzi również badania nad biotechnologią w Gamma Gardens i opracowało wiele odpornych na choroby i wysokoplennych odmian roślin uprawnych, zwłaszcza orzeszków ziemnych. Prowadzi również badania w zakresie magnetohydrodynamiki ciekłego metalu do wytwarzania energii.

W dniu 4 czerwca 2005 r., chcąc zachęcić do badań w naukach podstawowych, BARC założył Narodowy Instytut Homi Bhabha . Instytucje badawcze powiązane z BARC (Centrum Badań Atomowych Bhabha) obejmują IGCAR ( Centrum Badań Atomowych im. Indiry Gandhi ), RRCAT ( Centrum Zaawansowanych Technologii Raja Ramanna ) i VECC ( Centrum Cyklotronów o Zmiennej Energii ).

Projekty energetyczne, które skorzystały z wiedzy BARC, ale podlegają NPCIL ( Nuclear Power Corporation of India Limited ), to KAPP ( Kakrapar Atomic Power Project ), RAPP ( Radźasthan Atomic Power Project ) i TAPP ( Tarapur Atomic Power Project ).

Centrum Badań Atomowych Bhabha, oprócz swojego mandatu w zakresie badań jądrowych, prowadzi również badania w innych obszarach zaawansowanych technologii, takich jak akceleratory, wiązki mikroelektronów, projektowanie materiałów, superkomputery i wizja komputerowa. BARC posiada dedykowane działy dla tych wyspecjalizowanych dziedzin. BARC zaprojektował i rozwinął na własny użytek infrastrukturę superkomputerów Anupam przy użyciu najnowocześniejszych technologii.

Galeria

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki