Huling Gumaganang Reaktor ng Unibersidad sa Japan, Haharap sa Magastos na Pagpapalit ng Panggatong at Kakulangan sa Pondo

Maliit na reaktor, lumalaking pasanin sa pagsasanay

Ang reaktor na ginagamit sa pagtuturo ng Kindai University sa Higashiosaka, Osaka Prefecture, ay lumilikha ng hanggang 1 watt na init, mas mababa pa sa apoy ng kandila. Ayon sa unibersidad, nagkakahalaga ng humigit-kumulang 200 milyong yen bawat taon ang pagpapanatiling magagamit nito, samantalang nasa halos 6 milyong yen lamang ang kinikita mula sa bayad sa paggamit ng mga kumpanya at subsidiya ng pamahalaan para sa pagsasanay. Nanganganib ngayong magdagdag ng mas malaking gastos ang kinakailangang pagpapalit ng panggatong na uranium.

Ang reaktor ang natatanging reaktor ng unibersidad sa Japan na kasalukuyang gumagana; pansamantalang nakasuspinde naman ang natitira pang pasilidad sa Kyoto University. Mahigit 250 estudyante ang nagsanay sa Kindai noong piskal na 2024. Ginagamit din ito ng mga kumpanya para sa pananaliksik sa paggamot ng kanser at mga eksperimento kaugnay ng pagbabaklas ng mga pasilidad na nuklear.

Nagkasundo ang Japan at Estados Unidos noong Setyembre 2022 na palitan ang highly enriched uranium nito ng low-enriched uranium at ibalik sa Estados Unidos ang kasalukuyang panggatong. Inaasahang aabot sa sampu-sampung bilyong yen ang gastos sa pagpapalit, at inaasahang sasagutin ng Kindai ang bahagi nito.

Dumarating ang hamong ito habang bumabaling ang Japan sa mas malawak na paggamit ng enerhiyang nuklear, matapos ang maraming taon ng pagsisikap na bawasan ang pag-asa rito kasunod ng sakuna sa Fukushima Daiichi. Kailangan din ng bansa ng mga taong may kakayahang ligtas na magbaklas ng mga lumang reaktor. Gayunman, ipinakikita ng datos ng ministeryo ng edukasyon na bumaba ang bilang ng mga pumapasok sa mga departamento at programang pang-unibersidad na may kaugnayan sa nuklear: mula 579 noong piskal na 1994, naging 177 noong piskal na 2024.

Mga natututuhan ng estudyante sa 0.01 watt

Humigit-kumulang 20 estudyante mula sa Fukui University of Technology ang lumahok sa isang sesyon ng pagsasanay noong Agosto sa Atomic Energy Research Institute ng Kindai. Sa harap ng control panel, sinikap nilang dalhin sa matatag na kalagayan ang isang nuklear na chain reaction.

Nang umabot sa 0.01 watt ang nabasa sa instrumento, inanunsyo ng estudyanteng kalahok sa ehersisyo ang resulta:

0.01 watt. Naabot na natin ang kritikalidad.

Nangangahulugan ang kritikalidad na sapat ang mga neutron na inilalabas ng bawat salinlahi ng mga nuklear na fission upang mapanatili ang susunod na salinlahi. Sa kontroladong reaktor, kayang panatilihin ng mga operator ang reaksiyon sa matatag na antas. Dito, naabot ito ng mga estudyante sa isang daan lamang ng pinakamataas na thermal output ng reaktor.

Sa ehersisyo, naiuugnay ng mga estudyante ang mga kalkulasyon sa mga instrumento, galaw ng mga kontrol at aktuwal na chain reaction. Maaaring ituro ng reaktor na napakababa ng init na nalilikha ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng reaktor nang hindi lumilikha ng kuryente.

Inilarawan ni Genichiro Wakabayashi, propesor sa instituto ng Kindai, ang layunin ng pagsasanay:

Gusto kong matutuhan ng mga estudyante kung ano ang enerhiyang nuklear at kung paano ito magagamit nang ligtas.

Ayon sa gabay sa pasilidad ng reaktor ng Kindai, dinisenyo ang control console sa silid sa tabi ng silid ng reaktor upang maging angkop sa pagsasanay ng mga estudyante ang pagpapasimula, pagpapahinto at pagsasaayos ng lakas nito.

Paano gumagana ang reaktor na panturo

May taas na humigit-kumulang 2 metro at diyametrong mga 4 na metro ang UTR-KINKI. Madalas itong tawaging zero-power reactor dahil napakababa ng output nito. Gumagamit ito ng tubig upang pabagalin ang mga neutron at ng grapayt sa paligid ng core upang ibalik ang ilan sa mga ito patungo sa panggatong.

Nakatutulong ang mas mababagal na neutron na mapanatili ang fission sa panggatong na uranium. Tinutulungan naman ng grapayt na manatiling sapat ang mga neutron para sa reaksiyon, habang naiaayos ito ng mga control rod. Nakatala sa Kindai na kabilang sa mga instrumentong ginagamit sa pagkontrol ng lakas ng reaktor ang limang neutron detector at apat na control rod.

Binubuo ang core ng 12 patag na fuel element na gawa sa haluang uranium at aluminum, na hinati sa dalawang pangkat na tig-aanim. Ang ganitong siksik na pagkakaayos ay angkop sa mga eksperimento at pagsasanay, sa halip na sa malawakang paglikha ng init na kailangan sa komersiyal na planta ng nuklear na kuryente.

Ayon sa Kindai, napakababa ng natitirang gamma activity ng reaktor. Dahil sa panangga nito, maaaring makapasok sa silid ng reaktor habang umaandar ito, at doon isinasagawa ang pagsubaybay sa radyasyon. Kaya kasabay ng pisika ng reaktor, natututuhan din ng mga estudyante ang proteksiyon laban sa radyasyon: bahagi pa rin ng gawain ang panangga, pagsubaybay at kontroladong pagpasok kahit napakababa ng lakas.

Mahigit anim na dekada ng sama-samang paggamit

Ayon sa kasaysayan ng instituto ng Kindai, ang UTR-KINKI ang kauna-unahang reaktor sa Japan na pag-aari ng pribadong unibersidad. Umabot mula sa pagkakatatag ng instituto noong 1960 hanggang sa mga sumunod na pagdaragdag na nagpalawak sa gamit nito sa pananaliksik ang pagbuo rito.

• Abril 1960: Itinatag ng Kindai ang Atomic Energy Research Institute para sa pananaliksik at edukasyon.
• Agosto 1960: Inaprubahan ang paglalagay ng reaktor.
• Nobyembre 11, 1961: Unang naabot ng reaktor ang kritikalidad, sa thermal output na 0.1 watt.
• Oktubre 1974: Itinaas sa 1 watt ang pinakamataas na thermal output.
• Enero 1984: Nagdagdag ng mga pasilidad para sa pag-iilaw sa maliliit na hayop, neutron radiography at pinalawak na vertical irradiation.
• Setyembre 27, 2022: Inanunsyo ng Japan at Estados Unidos ang pangakong palitan ang panggatong ng reaktor.

Gumagamit ang neutron radiography ng mga neutron upang suriin ang loob ng mga bagay, gaya ng pagpapakita ng X-ray ng mga panloob na estruktura sa pamamagitan ng ibang uri ng radyasyon. Pinahihintulutan naman ng mga pasilidad para sa irradiation na ilantad ng mga mananaliksik ang mga sample sa radyasyon sa kontroladong mga kondisyon.

Kabilang sa mga gumagamit ng reaktor ng Kindai para sa edukasyon at pagsasanay ang mga estudyante mula sa Osaka, Kobe, Nagoya at Kyushu universities. Nagbibigay rin ang instituto ng mga workshop at seminar para sa mga guro at publiko. Kaya hindi lamang mga estudyante ng sarili nitong unibersidad ang pinaglilingkuran nito.

Abalang pasilidad, kakaunti ang direktang kita

Pinatatakbo ng Kindai ang reaktor nang mga 130 araw bawat taon, hindi kasama ang mga inspeksiyon at iba pang pagmementena. Bukod sa mga klase ng unibersidad, ginagamit ito ng mga kumpanya para sa mga proyektong mula sa pananaliksik kaugnay ng paggamot sa kanser hanggang sa mga simulation ng gawaing may kinalaman sa decommissioning ng nuklear na pasilidad.

Inilarawan ni Wakabayashi ang bigat ng iskedyul:

(Sobrang abala nito) na halos wala nang araw na walang pasok.

Tinataya ng unibersidad na umaabot sa humigit-kumulang 200 milyong yen bawat taon ang gastos sa pagmementena at seguridad. Nasa mga 6 milyong yen naman ang pinagsamang kita mula sa bayad sa paggamit ng mga kumpanya at subsidiya ng pamahalaan para sa praktikal na pagsasanay. Katumbas lamang ito ng humigit-kumulang 3 porsiyento ng nakasaad na taunang gastos, kaya kailangang tustusan ng Kindai mula sa ibang pinagkukunan ang natitirang mga 194 milyong yen.

Ipinakikita ng paghahambing kung bakit maaaring punô ang iskedyul ng pagsasanay habang nahihirapan sa pananalapi ang pasilidad. Pinaglilingkuran ng reaktor ang mga estudyante mula sa ilang unibersidad at sumusuporta sa pananaliksik ng mga panlabas na gumagamit, samantalang Kindai ang sumasagot sa malaking bahagi ng paulit-ulit na gastos. Dagdag pa sa patuloy na obligasyong ito ang mas malaki pang proyektong pagpapalit ng panggatong.

Bakit kailangang palitan ang uranium

Orihinal na nagsuplay ang Estados Unidos ng highly enriched uranium na ginagamit sa Kindai at hiniling nitong ibalik ito dahil sa pangambang maaari itong gamitin sa mga sandatang nuklear. Ang enrichment ay ang pagpapataas sa proporsiyon ng uranium-235, ang uri ng uranium na madaling makapagpanatili ng chain reaction ng fission. Mas maliit ang proporsiyon nito sa low-enriched fuel kaysa sa highly enriched fuel.

Inilahad ng U.S. National Nuclear Security Administration at ng Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology ng Japan ang pangako sa kanilang anunsiyo noong Setyembre 2022. Nagkasundo silang palitan ng low-enriched fuel ang panggatong ng UTR-KINKI at ibalik sa Estados Unidos ang lahat ng highly enriched uranium nito.

Ayon sa NNSA, naging huling research reactor sa Japan na gumagamit ng highly enriched uranium ang Kindai matapos alisin ang materyal na ito mula sa Kyoto University Critical Assembly. Bahagi ang kasunduang ito ng mas malawak na pagsisikap na bawasan ang dami ng materyal na nuklear na maaaring gamitin sa mga sandata.

Pagkatapos ng pagpapalit, ligtas na dadalhin sa Estados Unidos ang kasalukuyang panggatong upang haluan at pababain ang antas nito sa low-enriched uranium, itapon sa ibang paraan, o gawin ang dalawa. Ang downblending ay ang paghahalo ng highly enriched material sa uranium na mas mababa ang taglay na uranium-235 upang mapababa ang konsentrasyon nito.

Inilarawan ni Jill Hruby, na noo'y tagapangasiwa ng NNSA, ang pagtutulungan ng dalawang bansa sa seremonya ng pagpirma:

Pinahahalagahan namin ang malapit naming ugnayang bilateral sa Japan at inaasahan naming ianunsiyo sa mga darating na taon ang pagkumpleto sa pinakahuling pangakong ito.

Pangakong pangseguridad, malaking gastos

Aabot sa sampu-sampung bilyong yen ang tinatayang gastos sa pagpapalit. Inaasahang babayaran ng Kindai ang bahagi nito, na magdaragdag ng ikalawang hamong pinansiyal bukod sa taunang kakulangan sa gastusin sa pagpapatakbo. Kailangang manatiling angkop sa mga gawain nito sa pagtuturo at pananaliksik ang reaktor matapos palitan ang panggatong.

Wala pang tiyak na petsa ng pagkumpleto ng pagpapalit o pinal na hatian sa gastos. Binanggit sa pahayag ni Hruby noong 2022 na inaasahang matatapos ito sa mga darating na taon, ngunit walang itinakdang pampublikong deadline sa anunsiyong iyon.

Inilarawan ng NNSA ang mas malawak na programa nang ianunsiyo nito ang kasunduan para sa Kindai. Nauna rito, noong 2022, inanunsiyo nina U.S. President Joe Biden at Prime Minister Fumio Kishida ng Japan ang pag-aalis ng mahigit 30 kilo ng highly enriched uranium mula sa tatlong research reactor sa Japan.

Noong panahong iyon, iniulat ng Office of Material Management and Minimization ng NNSA na napalitan na nito ang panggatong ng 108 research reactor at pasilidad sa paggawa ng isotope para sa medisina sa buong mundo, o natiyak na isinara ang mga ito. Iniulat din nitong naalis na o natiyak na naitapon sa angkop na paraan ang halos 7,275 kilo ng materyal na nuklear na maaaring gamitin sa mga sandata.

Nasa tagpuan ng mga layuning pangseguridad at pagpopondo sa edukasyon ang hamon ng Kindai. Nangako ang dalawang pamahalaan na alisin ang kasalukuyang panggatong, samantalang nakasalalay sa abot-kayang kapalit na kaayusan ang pagpapatuloy ng praktikal na pagsasanay.

Kakaunti ang estudyante, kakaunti ang lugar para sa pagsasanay

Dati, may anim na reaktor na pang-edukasyon ang mga unibersidad sa Japan. Dalawa na lamang ang natitira, at dahil pansamantalang nakasuspinde ang pasilidad ng Kyoto University, Kindai na lamang ang nag-iisang gumaganang pasilidad ng unibersidad. Inaasahang hindi babalik ang praktikal na pagsasanay sa Kyoto bago ang susunod na piskal na taon, bagaman walang tinukoy na petsa sa kalendaryo.

Ayon sa datos ng ministeryo ng edukasyon, 177 ang mga bagong pasok sa mga departamento at programang may kaugnayan sa nuklear noong piskal na 2024, kumpara sa 579 noong piskal na 1994. Bawas ito ng 402 estudyante, o humigit-kumulang 69 porsiyento. Nasa mga 31 porsiyento na lamang ng dating bilang ang mas kamakailang mga bagong pasok.

Ipinakikita ng estadistika ng mga estudyante noong 2015 ng ministeryo, na hango sa School Basic Statistics nito, na nagsimula ang pagbaba bago pa ang sakuna sa Fukushima. Ayon sa dokumentong iyon, umabot sa pinakamataas na bilang ang mga bagong pasok noong piskal na 1992, bago bumaba, nagsimulang bumawi noong piskal na 2007 at muling bumagsak matapos ang lindol at sakuna noong 2011.

Ayon din sa dokumento, umabot sa pinakamataas na bilang ang kabuuang naka-enroll na estudyante noong piskal na 1994. Bilang ng mga estudyanteng dumarating sa isang takdang taon ang mga bagong pasok; kabilang naman sa kabuuang naka-enroll ang mga estudyanteng nasa kalagitnaan na ng pag-aaral. Magkaibang bahagi ng paliit nang paliit na daloy ng edukasyon ang ipinakikita ng dalawang sukatan.

Nagbabala si Wakabayashi na maaaring makaapekto sa pagpili ng pag-aaralan ng mga magiging espesyalista ang pagkakaroon ng pagkakataong makagamit ng aktuwal na reaktor:

Kung mawawala ang mga reaktor na pang-edukasyon, maaaring mapunta sa ibang bansa ang mga kabataan para mag-aral.

Kailangan din ng mga manggagawa sa pagbabaklas ng mga reaktor

Dahil sa pagbaling ng Japan sa mas malawak na paggamit ng enerhiyang nuklear, kailangan nito ng mga taong nakauunawa sa pagpapatakbo ng reaktor at kaligtasan laban sa radyasyon. Kailangan din ng mga lumang pasilidad ng mga espesyalistang kayang magplano at magsagawa ng decommissioning, ang prosesong ligtas na pagsasara sa planta at pag-aasikaso sa mga estruktura at materyal na radioactive nito.

Ayon kay Shunji Matsuoka, propesor sa Waseda University na dalubhasa sa ekonomiks at patakaran sa kapaligiran, mahalaga ang praktikal na karanasan sa mga reaktor na pang-edukasyon para sa pagpapatakbo ng mga komersiyal na planta at sa pag-decommission sa mga ito.

Nanawagan din si Matsuoka sa mga unibersidad na iugnay ang teknikal na pagsasanay sa pananagutan sa publiko. Aniya, kailangan nilang:

maging bukas sa paraan ng pagpapatakbo sa mga reaktor, palawakin ang pag-unawa sa halaga ng mga ito sa lipunan at magsanay ng mga espesyalista sa nuklear na bukas at nakikibahagi sa lipunan.

Pinagsasama na ng Kindai ang ilang bahagi ng gawaing ito: mga estudyanteng natututo sa mga kontrol ng reaktor, mga kumpanyang sumusubok ng mga ideyang kaugnay ng pagbabaklas ng mga pasilidad, at mga programang pang-edukasyon para sa publiko. Tungkol sa pagpapatuloy ng mga gawaing ito ang problema nito sa pondo, kasabay ng internasyonal na pangakong palitan ang panggatong.

Ang pangunahing usapin ay kung paano tutustusan ang pasilidad na ginagamit ng mga taong hindi lamang kabilang sa institusyong nag-aalaga rito. Humihiling si Wakabayashi ng higit na suporta mula sa pamahalaan. Dahil mga 3 porsiyento lamang ng gastos sa pagmementena at seguridad ang nasasagot ng taunang kita, at nalalapit ang malaking gastos sa pagpapalit, kapwa pang-araw-araw na operasyon at kakayahan ng reaktor na magpatuloy sa pagtuturo gamit ang ibang panggatong ang nakataya sa kahilingang ito.

Mahahalagang punto

• Ang reaktor ng Kindai sa Higashiosaka ang nag-iisang reaktor ng unibersidad sa Japan na kasalukuyang gumagana at nagsanay ng mahigit 250 estudyante noong piskal na 2024.
• Nasa humigit-kumulang 200 milyong yen ang taunang gastos sa pagmementena at seguridad, kumpara sa halos 6 milyong yen mula sa bayad ng mga kumpanya at subsidiya ng pamahalaan para sa pagsasanay.
• Nangako ang Japan at Estados Unidos noong Setyembre 2022 na palitan ang highly enriched uranium nito at ibalik sa Estados Unidos ang kasalukuyang panggatong.
• Tinatayang aabot sa sampu-sampung bilyong yen ang gastos sa pagpapalit, at inaasahang sasagutin ng Kindai ang bahagi nito.
• Bumaba ang bilang ng mga bagong pasok sa mga departamento at programang pang-unibersidad na may kaugnayan sa nuklear mula 579 noong piskal na 1994 tungo sa 177 noong piskal na 2024.
• Sinusuportahan ng pasilidad ang pagsasanay sa pagpapatakbo ng reaktor, pananaliksik at gawaing kaugnay ng decommissioning.