Instalatia PESTD – Scurt istoric
- Proiect inceput in anul 1992 – instalatie semi-industriala pentru separarea izotopilor hidrogenului
- Constructie finalizata in anul 1997 ca si instalatie chimica avind scopul declarat de a asigura suportul tehnic pentru realizarea tehnologiei de detritiere a apei grele
- Incepind cu anul 2000, dupa atingerea parametrilor ca si instalatie chimica, se trece la transformarea instalatiei ca si unitate nucleara
- Incepind cu anul 2002 instalatia devine unitate nucleara autorizata CNCAN pe diferite faze, conform normelor
- Incepind cu anul 1999 instalatia participa la programele europene de fuziune
- In anul 2009 se aduce la institut prima sarja de 200kg apa grea tritiata
Scopul PESTD este:
- de a confirma datele tehnologice si caracteristicile functionale ale utilajelor specifice, in scopul proiectarii instalatiei de detritiere a apei grele utilizate in reactoarele de tip CANDU;
- utilizarea facilitatilor acestei instalatii pentru studii si experimentari specifice instalatiilor de detritiere aferente reactoarelor de fuziune, JET si ITER;
- instruirea personalului pentru operarea TRF, in particular CTRF
Principalele caracteristici ale PESTD:
| PESTD | |
| Debit (kg/h) | 5 |
| Factor detritiere | 3 |
| Proces Front-end | LPCE (1 coloana, Ø100) |
| Proces Back-end | CD (hidrogen, 1000W) |
| Capacitate de stocare | 6 g tritiu |
| Inventar apa grea tritiata (LPCE) | 200 Kg (max 30Ci/Kg) |
Microscop electronic cu baleiaj cu emisie autoelectronica la presiune variabila
Field Emission Scanning Electron Microscope Variable Pressure – FESEM VP marca CARL ZEISS, cu o rezolutie de 0.8 nm la 30 kV si 2.5 nm la 30 kV in modul VP.
Microscopul este echipat cu sistemele EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) si WDS (wavelength dispersive X-ray spectroscopy) care permit o analiza cantitativa si calitativa de mare precizie, a tuturor elementelor chimice pana la B (Z=5).
PLASMALAB SYSTEM 400
Sistem PlasmaLab400 (OXFORD Instruments) pentru depunerea de filme subtiri (PVD)
Sistem de depunere filme subtiri cu grosimi de la cca. 20 nm la citiva microni pe o varietate de substrate cu diametrul de 100mm. Configuratia bazata pe 2 magnetroane current continuu si 2 cu radio frecventa (pentru depunere oxizi) permite depunerea de metale nitriti si silicide in atmosfera de O2, N2 si H2. De asemenea se pot realiza filme multi-strat cu o uniformitate de max +/-5% in functie de diametrul substratului si al modului de operare: static (rata de depunere mare) sau rotativ (rata de crestere a stratului mai redusa dar grad uniformitate mai bun).
Se pot folosi concomitent mai multe material sursa datorita sistemului de prevenire a contaminarii incrucisate. De asemenea masina poate fi operata pina la temperaturi de 300oC (masa rotativa – suportul substraturilor) sporind astfel gradul uniformitatea filmului.
Sistemul este dotat cu o camera de incarcare/extragere cu atmosfera controlata astfel incat camera de reactie este in permanenta sub atmosfera controlata.
Sistemul de masurare a proprietatilor fizice (Physical Property Measurement System – PPMS)
Functioneaza intr-un regim de operare: DC / AC (0.005 – 5000 µA) – (0 – 95 mV) si se utilizeaza pentru determinarea proprietatilor electronice de transport ale materialelor superconductoare (fire, filme subtiri/ultra-subtiri). PPMS-ul este echipat cu un sistem de racire criogenic (Ever-Cool II) in conjuctie cu un microprocesor controlat (model 6000) care permite comutarea intre diferite configuratii de masuratori, precum:
- Optiunea resistivity ~10-5 Ω – 10+7 Ω, permite masurarea a 3 probe simultan;
- Optiunea ACT, permite masurarea a 2 probe simultan;
- Optiunea Torque Magnetometer.
Exemple de masuratori efectuate cu PPMS
- masuratori ale rezistentei electrice dependente de temperatura ( 2K-300K) si curenti curenti de intrare de pana la 4A in diverse campuri magnetice (pana la ±9T)
- masuratori ale rezistentei electrice dependente de campul magnetic (0T-9T) in diverse domenii de temperatura (2K-300K),
- masuratori de magnetorezistenta si efect Hall, caracteristici I-V, densitati de curent critic.
Lant spectrometric de inalta rezolutie tip Ortec cu scutul de plumb pentru fond scazut
Spectrometria gama este o tehnica nucleara utilizata pentru determinarea radionuclizilor emitatori de radiatii gama prezenti in diferite tipuri de probe.
Masurarea prin spectrometrie gama se efectueaza utilizand un lant spectrometric format din detector coaxial, HPGe cu eficienta relativa de 65 %, incinta de plumb de fond scazut si analizor pentru spectrometrie gama tip DSPEC, fabricatie Ortec. Domeniul energetic in care se realizeaza analiza este de la 0 keV la 2000 keV. Pachet software GammaVision pentru analize complete, calitative si cantitative.
Radiometrul Protean PIC MPC 9300
Permite masurarea concentratiilor radioactive alfa si beta globale, in diferite medii si pentru diferite materiale printr-un sistem de masurare beta si alfa-globala de fond scazut.
MPC 9300 este un radiometru tip contor proportional cu curgere de gaz P10, fereastra ultrasubtire, si cu detector amplasat in ecran de plumb incorporat. Reglajul debitului nominal de curgere este de 60 cc/min.
Aplicatii:
- Masurarea concentratiilor radioactive alfa si beta globale din o gama larga de probe de natura diversa- solide, lichide, filtre aerosoli
Monitor portabil de masurare a radonului Pylon AB-5
Masuratori al concentratiei de radon se efectueaza cu ajutorul monitorului de radon Pylon AB-5. Acesta prezinta o gama de ansambluri modulare care pot fi folosite la masurarea radonului in diferite medii: aer, apa si gazul din sol.
Sistem complex de preparare a probelor de mediu in vederea aducerii acestora in diferite matrici, pentru determinarea radioactivitatii
- Matrice apa (apa de suprafata apa subterana, apa de ploaie, apa potabila, apa reziduala industriala si apa uzata/reziduala menajera, etc)
Pre-evaporarea probelor matrice apa se realizeaza folosind baia de nisip HT82, urmata fiind de evaporare la sistemul de uscare cu becuri infrarosu. In functie de metoda de masurarea aleasa, probele de apa sunt calcinate folosind cuptorul de calcinare Nobertherm.
- Matrice sol (sol din grădini, ferme, zone urbane, zone industriale, precum și pentru soluri neafectate de activități umane; sediment din rauri si cursuri de apa interioara, lacuri si ape statatoare; namoluri din instalatii de epurare a apelor uzate, instalatii de tratare a apei, procese industriale)
Probele sunt uscate in cuptorul de uscare Thermo, macinate cu ajutorul morii cu bile Frisch apoi cernute folosind Sistemul de sitare Retsch
- Matrice cenusa (diverse specii de plante din flora terestra (iarba), inclusiv specii de ciuperci, muschi, licheni, sub forma intreaga sau e parti ale acestor plante; specii de animale din fauna acvatica (peste, moluste, scoici); flora acvatica (alge, stuf, etc); produse alimentare de origine animala (carne, oua, lapte) si non-animala (legume, fructe, cereale, etc).
Etapele de preparare a probelor in vederea aducerii lor in matrice cenusa constau in: uscare in etuva Venticell, calcinare in cuptorul de calcinare Nabertherm, cernere folosind sistemul de sitare Retsch.
Aplicatii:
- Masurarea activitatii alfa globale si beta globale in probe de mediu
- Identificarea si determinarea cantitativa a radionuclizilor emitatori de radiatii gama prin spectrometrie de inalta rezolutie in probe de mediu
- Determinarea concentratiei de radon.
Spectrometru cu scintilatie lichida TRICARB 2800TR
Acest spectrometru, produs de PerkinElmer, prevazut cu calibrare automata si sistem de reducere a background-ului TR-LSCTM (Time Resolved Liquid Scintillation Counting), este utilizat pentru determinarea activitatii specifice a tritiului din diferite tipuri de probe de apa (apa reziduala provenita din procese tehnologice, urina personalului expus profesional si apa de alimentare a instalatiei Pilot Experimental de Separare a Tritiului si Deuteriului).
Spectrometre cu scintilatie lichida de nivel scazut QUANTULUS 1220
Spectrometrele cu scintilatie lichida de nivel scazut Quantulus 1220 din dotarea laboratorului, unul produs de Wallac Oy, Finlanda si altul de PerkinElmer, SUA, sunt echipamente dedicate masuratorilor de mediu, cu performante de necontestat in masurari de nivel scazut al tritiului si 14C. Acestea sunt utilizate pentru determinarea activitatii specifice a tritiului (ca si apa) sau 14C (ca si CO2) din probe de apa, sol, sediment, vegetatie si alimente, dupa amestecarea cu cocktailuri de scintilatie specifice.
Sistem complex de preparare a probelor de mediu pentru determinarea activitatii concentratiei de tritiu prin metoda scintilatiei lichide
Se utilizeaza pentru prepararea probelor de apa, aer, sol, sediment, vegetatie si alimente. Procesele aplicate la prepararea probelor sunt:
- distilarea simpla, cu sau fara tratament chimic, la probele de apa;
- distilarea azeotropa cu toluen, la probele de sol, sediment, vegetatie si alimente, pentru determinarea tritiului din apa libera (Tissue Free Water Tritium. TFWT);
- combustia (utilizand bomba Parr 1121) urmata de liofilizare cu tratament chimic, la probele de vegetatie si alimente, pentru determinarea tritiului legat organic (Organically Bound Tritium, OBT).
Sistem complex de preparare a probelor de mediu pentru masurarea activitatii concentratiei de 14C utilizand absorbtia directa si metoda scintilatiei lichide
Se utilizeaza pentru prepararea probelor de apa, aer, sol, sediment, vegetatie si alimente. Procesele aplicate la prepararea probelor sunt:
- precipitarea carbonatilor si bicarbonatilor din probe de apa, urmata de acidificare, purificare si absorbtie a CO2 rezultat in cocktail de scintilatie;
- combustia probelor de vegetatie si alimente cu bomba Parr 1108, urmata de purificarea si absorbtia CO2 in cocktail de scintilatie;
- oxidarea umeda a probelor de sol si sediment, urmata de purificarea si retinerea CO2 in cocktail de scintilatie.
Instalație de refrigerare-lichefiere heliu de tip Linde HRLS 11 este un model special, comandat de către institutul nostru, astfel încât să existe capacitatea de a lichefia heliul, folosit în aplicații de supraconductibilitate și superfluiditate și totodată de a genera un flux de gaz refrigerat la temperaturi de 16 K-22 K, flux ce va putea fi utilizat în sisteme specifice de distilare criogenică a izotopilor hidrogenului. Instalația are un sistem de purificare prin crioadsorbție și un sistem de recuperare și îmbuteliere a heliului gaz evaporat din sistemele de stocare (deware, criostate, etc.)
Date de proces:
- Presiune de refulare 13 (bara)
- Debit 30 (g/s)
- Presiune LN2 2-3 (bara)
- Debit LN2 0,6 (l – LN2/ l- He)
Performanță:
- Mod refrigerare 200 W la 20 K
- Mod lichefiere 90 l/h la 1,25 bara
Mașina universală de testare de tip TC 300 – pentru determinarea rezistenței mecanice 20K – 700K
Cu ajutorul echipamentului de tip TC 300 se poate determina rezistența materialelor la tracțiune, compresiune până la 300kN și pentru fire subțiri, până la 1 kN. Pentru investigarea acestor proprietăți ale materialelor la temperaturi criogenice, pe acest echipament se pot grefa criostate specifice aplicației, criostate dezvoltate în Laboratorul de Criogenie.
Instalație pentru lichefierea heliului tip Linde L5
Instalație de lichefiere a heliului cu randament de 5 l/h. Această instalație a fost printre primele modele comerciale realizate de Linde. Această instalația a fost recuperată de către colectivul Laboratorului de Criogenie, descompletată, fără o serie de repere importante, inclusiv fără programul de comandă automată a procesului delichefiere. Întreaga instalație a fost reutilată, fără ajutorul producătorului și fără a avea un aport material sau științific suficient de consistent, și a fost pusă în funcțiune, realizându-se lichefierea.
Stand experimental de crioadsorbție și criocondensare
Standul experimental de crioadsorbție realizat are o flexibilitate crescută astfel încât să se poată determina cu precizie, cel mai bun adsorbant, cu capacitate mare de reținere a impurităților din gazul de proces, cu timp mic de regenerare, precum și cu stabilitate funcțională și fizico-chimică, urmărindu-se totodata diminuarea apariției produșilor secundari de reacție, toxici sau explozivi. Standul experimental de crioadsorbție are în componență următoarele repere: cold-box pentru sistemul de crioadsorbție/criocondensare; senzor de presiune, tip MKS Baratron; traductor de presiune; vas de amestec; vas calibrat pentru probe; robinet micrometric; controler masic de debit; pompă de proces ti MB-602; sistem de vid pompă de vid preliminar cuplată cu o pompă turbomoleculară,dewar de azot lichid.
Stand experimental pentru determinarea rezilientei 20K – 300K (include ciocan Charpy tip F040 S);
Stand experimental un sistem adaptabil epruvetelor de testare, sistem ce acomodează lichidul criogenic în zona de testare, fără pericol de explozie, precum și o măsurare exactă a temperaturii de rupere.Ciocanul este prevazut cu un echipament ce comunică pe port serial cu calculatorul și care înregistrează automat valoarea energiei de rupere a epruvetei.
Criogenerator pentru lichefiere hidrogen – tip PPH
Lichefactorul de hidrogen lichid, model Phillips 1975, funcționează după un ciclu Stirling și poate furniza o putere de 30-35 W la 20 K. Acest echipament este utilizat în principal ca și generator de frig pentru condensatorul colonelor de distilare a izotopilor hidrogenului, precum și ca sursă de frig la standul pentru determinarea rezilientei la 20K.
Criogenerator pentru lichefiere azot, argon, oxigen – tip PPG (stand distilare izotopi oxigen)
Lichefactorul de azot lichid, model Phillips 1977, funcționează după un ciclu Stirling și poate furniza o putere de 50 W la 77 K. Acest echipament este utilizat în principal ca și sursă de frig pentru condensatorul colonelor de distilare a izotopilor oxigenului.
Cuptor de tratamente termice
Parametrii funcționali ai cuptorului:
- Tip cameră: cu senzori electrici;
- Dimensiuni utile: 400 x 300 x 200 mm;
- Temperatură maximă: 12000C;
- Bazin de călire ulei-apă;
- Control temperatură: cu programator digital, interfață serială RS-232.
Cuptorul cameră electrică este conceput pentru a realiza încălzirea pieselor din diferite materiale până la maxim 12000C, în vederea efectuării unor operații de tratament termic, de exemplu : normalizare, recoacere, încălzire în vederea călirii, etc.
- Software de proiectare – Catia, ANSYS, AUTOCAD
- Sistem de achiziție date și control proces, LAB-VIEW 5.0;