Reactor de Investigación Atómica de Pakistán

El PARR-I es un reactor de investigación de tipo prueba de materiales que fue comprado y obtenido bajo el programa Átomos para la Paz de los Estados Unidos. ^{: 12 [ 6 ] [ 7 ] : 193 [ 8 ]} La American Machine and Foundry (AMF) construyó el sitio del reactor con Peter Karter , quien se desempeñó como su ingeniero de diseño de reactores. ^{: 8–9 [ 9 ] : 75 [ 10 ]}

Originalmente del diseño de AMF y Karter, el PARR-I utilizó uranio altamente enriquecido (HEU) como su haz de combustible que fue importado de los Estados Unidos con una potencia de salida limitada y diseñada a 5 megavatios (0,0050 GW) (térmico). ^{: 13 [ 6 ]} El agua ligera en un entorno de piscina se utiliza como fuente de refrigerante y actúa como medio de blindaje contra la radiación, mientras que el grafito , en geometría de columna cuadrada térmica, se utiliza como moderador . ^{: 13 [ 6 ]} El berilio se utiliza como reflector primario en el núcleo del reactor PARR-I . ^{: 13 [ 6 ]} 

La red central PARR-I tiene 54 matrices circulares de 9×6 con un espaciado de red de 81 mm x 77,11 mm y contiene los elementos combustibles estándar físicos (SFE) de 79,63 mm x 75,92 mm, que también son las mismas dimensiones para los elementos combustibles de control (CFE) con las varillas de plata intermetálicas, que están compuestas por un 80 % de Ag , un 15 % de In y un 5 % de Cd . ^{: 14–16 [ 6 ]} El elemento combustible estándar está intercalado entre el revestimiento de aluminio de 0,38 mm de espesor. ^{: 15 [ 6 ]}

El 21 de diciembre de 1965, el PARR-I entró en criticidad bajo la supervisión de un equipo de físicos liderado por Naeem Ahmad Khan , y alcanzó su plena potencia el 22 de junio de 1966. ^{: 12 [ 6 ]} Con un núcleo de HEU, el PARR-I operó durante 30 000 horas (3 años) y produjo aproximadamente 93 000 megavatios (93 GW) de energía. ^{[ 11 ]} 

El PARR-I es una fuente de producción de plutonio y se ha utilizado en investigaciones para comprender la ciencia del tritio, la física del estado sólido, los estudios de fisión y las investigaciones de difracción de neutrones. ^{[ 11 ] : 88–89 [ 12 ]}

En 1990, el PARR-I fue clausurado para realizar modificaciones de ingeniería que transformaron su diseño original para aumentar su potencia a 10 megavatios (0,010 GW) (térmicos), tres veces menor que el megavatio (eléctrico). Esta modificación obligó a reducir el uso de combustible HEU y ahora utiliza uranio de bajo enriquecimiento (LEU) como combustible, el cual se produce localmente, eliminando así las preocupaciones sobre la proliferación nuclear y la dependencia de las importaciones. ^{: 193 [ 13 ] [ 11 ]} 

Sin embargo, el aumento de la potencia de salida provocó mayores tasas de combustión y produjo solo 100 gramos (0,22 lb) de plutonio , cantidad insuficiente para material fisionable ( plutonio apto para armas ). ^{: 193 [ 13 ]} 

El PARR-I alcanzó la criticidad con < 20% de combustible LEU el 31 de octubre de 1991 y alcanzó una potencia de 10 megavatios (0,010 GW) (térmica) el 7 de mayo de 1992. ^{[ 11 ]} Con un núcleo LEU, el PARR-I ha operado durante 10 000 horas (1 año) produciendo aproximadamente 66 000 megavatios (66 GW) de energía, según los datos técnicos proporcionados en 1995 al OIEA. ^{[ 6 ]} La configuración del núcleo alcanzó su configuración de equilibrio en febrero de 1995. ^{: 13 [ 6 ]}  

El PARR-I todavía se utiliza para la irradiación de blancos de uranio altamente enriquecido fisionables para producir radioisótopos de Mo _{99 para la investigación del cáncer.} ^{[ 7 ] [ 14 ]}

La Autoridad Reguladora Nuclear de Pakistán (PNRA) inspecciona regularmente el reactor y lo reporta al Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) como parte del acuerdo con los Estados Unidos. ^{[ 14 ]} El PARR-I tiene una vida útil de diseño y su licencia de operación es válida hasta el 1 de diciembre de 2031. ^{: 6–7 [ 15 ]}

El reactor de investigación atómica de Pakistán-I se ha utilizado para la formación de científicos e ingenieros en Pakistán. Su papel fue reconocido durante una “Conferencia del Jubileo de Oro” celebrada en honor al reactor en 2015. ^{: 1–5 [ 16 ]}

El PARR-II es un reactor miniatura de tipo fuente de neutrones que se basa principalmente en el diseño chino con modificaciones de ingeniería e investigación pakistaníes. ^{: 3 [ 17 ]} El PARR-II se utiliza principalmente para el análisis de activación neutrónica, así como para proporcionar capacitación y enseñanza sobre operaciones de potencia de reactores. ^{[ 18 ]} El Instituto Chino de Energía Atómica contribuyó a la construcción del reactor bajo las directrices del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). ^{: 161 [ 19 ]}

Originalmente, el concepto y diseño de la Comisión de Energía Atómica de Pakistán se basó en el diseño del reactor canadiense SLOWPOKE para estudios de activación neutrónica y ha estado en funcionamiento de forma segura desde 1974. ^{[ 14 ]} Bajo la supervisión del OIEA, China se unió al proyecto para ayudar a expandir sus capacidades operativas, que ahora se basan principalmente en la fuente de neutrones en miniatura. ^{: 143 [ 20 ]}

Con un flujo máximo de neutrones térmicos de 1,00E+12 n/cm ^2-s , el PARR-II es un reactor pequeño y actualmente está limitado a una potencia de salida de 30 kilovatios (0,030 MW) (térmicos). ^{[ 14 ] [ 21 ]} En el pasado, se informó que el reactor tenía una potencia nominal de 27 kilovatios (0,027 MW) y alcanzó una potencia de salida máxima de 76 kilovatios (0,076 MW) (térmicos). ^{: 3} Se utiliza agua ligera en una configuración de tanque en piscina como fuente de refrigerante. ^{: 6} Esta agua ligera desmineralizada también es el moderador primario para el PARR-II . ^{: 6} A diferencia del PARR-I , el PARR-II está ubicado bajo tierra con un techo de hormigón armado ubicado encima que sirve como blindaje contra la radiación. ^{: 7–8} El berilio es un reflector primario en el núcleo del PARR-II . ^{: 5}   

El núcleo del reactor PARR-II es una matriz submoderada con una relación atómica hidrógeno- uranio-235 de aproximadamente 193,7 y la carga de 991 gramos de uranio-235 se distribuye uniformemente en 344 barras de combustible. ^{: 5–6} Las barras de combustible tienen un diámetro de 5,5 mm y una longitud de 250 mm. ^{: 5} El PAR-II se alimenta con barras de uranio altamente enriquecido (HEU), que están enriquecidas en más del 90 % en uranio-235. ^{: 5} El estado del combustible es aluminuro de uranio (UAL ₄ ) recubierto con una capa de aluminio (Al-303-1). ^{: 5} Solo se utiliza una barra de control , que está hecha de cadmio , para evitar la fusión del núcleo del reactor debido a las características de potencia autolimitante del PARR-II . ^{: 8–9}

El PARR-II se utiliza principalmente para comprender y avanzar en los estudios de detectores en escalamiento de temperatura, fenómeno de transporte de radiación y análisis de activación neutrónica. ^{[ 21 ]} Aunque el PARR-II ha estado operativo y operado por la Comisión de Energía Atómica desde 1974. ^{[ 14 ]} , el reactor fue declarado crítico el 2 de noviembre de 1989 ante el OIEA. ^{[ 22 ]}

La Autoridad Reguladora Nuclear de Pakistán (PNRA) inspecciona regularmente el reactor y lo reporta al Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) como parte del acuerdo con China. ^{[ 7 ]} El PARR-II tiene una vida útil de diseño y su licencia de operación es válida hasta el 1 de diciembre de 2034. ^{: 6–7 [ 15 ]}

El PARR-III es un reactor de investigación tipo piscina que actualmente está en construcción desde 2024. ^{[ 23 ]} Tiene una potencia nominal de salida de 10 megavatios (0,010 GW) (térmica). ^{: 6–7 [ 15 ]} No se ha publicado mucho, pero se espera que se complete en 3 años de vida útil del proyecto. ^{[ 24 ]}