مفاعل النظائر عالي التدفق

يقع قلب المفاعل النووي داخل وعاء ضغط قطره 2.44 متر (8 أقدام) في حوض مائي. ويبعد سطح وعاء الضغط 5.2  متر (17  قدمًا) عن سطح الحوض. أما آليات تشغيل لوحة التحكم فتقع في غرفة فرعية أسفل وعاء الضغط. توفر هذه الميزات الحماية اللازمة للعمل فوق قلب المفاعل، وتسهل بشكل كبير الوصول إلى وعاء الضغط والقلب ومناطق العاكس.

قلب المفاعل أسطواني الشكل، يبلغ ارتفاعه حوالي 0.61  متر (قدمين  ) وقطره 380 ملم (15 بوصة) . وتتوسط قلب المفاعل فتحة قطرها 12.70 سم (5 بوصات)، تُعرف باسم "مصيدة التدفق". يُملأ الهدف عادةً بالكوريوم-244 ونظائر أخرى من نظائر ما وراء البلوتونيوم، ويُوضع على المحور الرأسي للمفاعل داخل مصيدة التدفق. تتكون منطقة الوقود من عنصرين وقود متحدي المركز. يحتوي العنصر الداخلي على 171 صفيحة وقود، بينما يحتوي العنصر الخارجي على 369 صفيحة. تتميز صفائح الوقود بانحناء على شكل حلزوني ، مما يوفر عرضًا ثابتًا لقناة التبريد. يُوزع الوقود (93% من ^235U ، سيرميت _{U3O8 -} Al ^{[ 4 ]} مُخصب بـ 93% من اليورانيوم -235) بشكل غير منتظم على طول قوس الحلزون لتقليل نسبة ذروة كثافة الطاقة إلى متوسطها شعاعيًا. يُضاف سم نووي قابل للاحتراق ( البورون-10 ) إلى عنصر الوقود الداخلي بهدف أساسي هو تقليل ذروة التدفق الشعاعي، مما يُطيل عمر كل عنصر وقود. يبلغ متوسط ​​عمر قلب المفاعل مع حمولة تجريبية نموذجية حوالي 23 يومًا عند قدرة 85 ميغاواط. 

تُحيط بمنطقة الوقود حلقة متحدة المركز من عاكس البريليوم  بسمك 0.3 متر تقريبًا  . وتنقسم هذه الحلقة بدورها إلى ثلاث مناطق: العاكس القابل للإزالة، والعاكس شبه الدائم، والعاكس الدائم. ويُحيط بالبريليوم عاكس مائي ذو سمك شبه لانهائي. في الاتجاه المحوري، يعكس الماء صورة المفاعل. تقع صفائح التحكم، على شكل أسطوانتين متحدتي المركز رقيقتين تحملان مواد سامة نووية، في منطقة حلقية بين عنصر الوقود الخارجي وعاكس البريليوم. تُحرّك هاتان الصفيحتان في اتجاهين متعاكسين لفتح وإغلاق نافذة في المستوى المتوسط ​​للقلب. وتزداد الفعالية النووية بحركة الأسطوانة الداخلية إلى الأسفل وحركة الصفائح الأربعة الخارجية إلى الأعلى. تُستخدم الأسطوانة الداخلية لضبط المجال وتنظيم الطاقة، ولا تحتوي على وظيفة أمان سريعة. تتكون أسطوانة التحكم الخارجية من أربع صفائح منفصلة، ​​لكل منها آلية تحريك مستقلة وآلية تحرير أمان. تحتوي جميع لوحات التحكم على ثلاث مناطق محورية ذات محتوى مختلف من المواد السامة للنيوترونات، مصممة لتقليل نسبة ذروة كثافة الطاقة إلى متوسطها في المنطقة المحورية طوال عمر قلب المفاعل. ويمكن لأي لوحة أو أسطوانة في ربع الدائرة إيقاف تشغيل المفاعل .

يُركز تصميم نظام أجهزة القياس والتحكم في المفاعل على استمرارية العمليات وسلامتها. تُرتّب ثلاث قنوات أمان مستقلة ضمن نظام تزامن يتطلب موافقة اثنتين منها لإيقاف التشغيل لأسباب تتعلق بالسلامة. ويُكمّل هذه الميزة نظام اختبار شامل "مباشر" يسمح باختبار وظيفة الأمان لأي قناة في أي وقت أثناء التشغيل. إضافةً إلى ذلك، تُرتّب ثلاث قنوات تحكم آلي مستقلة بحيث لا يؤثر تعطل إحداها بشكل كبير على التشغيل. تُسهم جميع هذه العوامل في ضمان استمرارية التشغيل في مفاعل HFIR.

يدخل سائل التبريد الأساسي إلى وعاء الضغط عبر أنبوبين بقطر 40.64 سم (16 بوصة) فوق قلب المفاعل، ويمر عبره، ثم يخرج عبر أنبوب بقطر 45.72 سم (18 بوصة) أسفل قلب المفاعل. يبلغ معدل التدفق حوالي 16000  جالون في الدقيقة (1  متر ^مكعب /ثانية)، منها حوالي 13000  جالون في الدقيقة (0.82  متر ^مكعب /ثانية) يمر عبر منطقة الوقود. أما الباقي فيمر عبر مناطق الهدف والعاكس والتحكم. صُمم النظام ليعمل عند ضغط دخول اسمي يبلغ 3.3  مليون باسكال (468 رطل/  بوصة مربعة). في ظل هذه الظروف، تبلغ درجة حرارة سائل التبريد الداخل 49  درجة مئوية (120  درجة فهرنهايت)، ودرجة حرارة الخروج المقابلة 69  درجة مئوية (156  درجة فهرنهايت)، ويبلغ انخفاض الضغط عبر قلب المفاعل حوالي 7.6 × ^10⁵  باسكال (110 رطل/ بوصة مربعة). 

يُوزَّع سائل التبريد من المفاعل على ثلاث من أربع مجموعات متطابقة من مبادلات حرارية ومضخات تدوير، كل منها في خلية منفصلة مجاورة للمفاعل وأحواض التخزين. تحتوي كل خلية أيضًا على صمام تخفيض ضغط يتحكم في ضغط سائل التبريد الأساسي. يقوم نظام تبريد ثانوي بإزالة الحرارة من النظام الأساسي ونقلها إلى الغلاف الجوي عن طريق تمرير الماء فوق برج تبريد ذي سحب مُستحثّ رباعي الخلايا.

تتألف دورة الوقود لمفاعل HFIR عادةً من تشغيل بكامل طاقته عند 85  ميغاواط لمدة تتراوح بين 21 و23  يومًا (بحسب التجربة وكمية النظائر المشعة في المفاعل)، ثم توقف في نهاية الدورة لإعادة التزود بالوقود. وتختلف فترات التوقف هذه حسب الحاجة للسماح باستبدال لوحات التحكم، والمعايرة، والصيانة، والتفتيش. ويمكن إدخال التجارب وإزالتها خلال أي فترة توقف في نهاية الدورة. ويُنصح بشدة بتجنب إيقاف دورة الوقود لتركيب التجارب أو إزالتها لتفادي التأثير على التجارب الأخرى وتشتت النيوترونات.

يحتوي المفاعل على أربعة أنابيب شعاع أفقية تزود الأجهزة المستخدمة من قبل مركز تشتت النيوترونات بالنيوترونات.

توجد ثمانية مواقع تشعيع كبيرة القطر داخل حجرة البريليوم القابلة للإزالة (RB) بالقرب من منطقة التحكم. تُسمى هذه المواقع RB-1A وRB-1B، وRB-3A وRB-3B، وRB-5A وRB-5B، وRB-7A وRB-7B. ويُشار إليها عمومًا باسم مواقع RB*. يبعد المحور الرأسي لهذه المواقع مسافة 27.31  سم (10.75  بوصة) عن المحور الرأسي للمفاعل، وهي مُبطنة ببطانة ألومنيوم دائمة بقطر داخلي 4.6  سم (1.811  بوصة). صُممت هذه المواقع لإجراء تجارب مزودة بأجهزة قياس أو بدونها. كما يُمكن استخدام غازات الكنس أو التبريد في تصميم الكبسولة المزودة بأجهزة قياس حسب الحاجة. يتم إدخال أسلاك أجهزة القياس وأنابيب الوصول من خلال فتحات في شفة الغطاء العلوي ومن خلال فتحات خاصة في فتحة وعاء الضغط. عند عدم استخدامها، تحتوي هذه المواقع على سدادات من البريليوم أو الألومنيوم. نظراً لقربها الشديد من الوقود، تخضع تجارب RB* لمراجعة دقيقة فيما يتعلق بمحتواها من المواد السامة للنيوترونات، والذي يُحدَّد نظراً لتأثيره على توزيع الطاقة في عناصر الوقود وطول دورة الوقود. ويمكن لهذه المواقع استيعاب التجارب (أي أنها محمية)، مما يجعلها مناسبة تماماً لتشعيع مواد الاندماج.

شملت استخدامات مرافق RB* إنتاج النظائر المشعة، وتشعيع المفاعلات المبردة بالغاز ذات درجات الحرارة العالية ، وتشعيع المواد المرشحة لمفاعلات الاندماج النووي. يتطلب هذا النوع الأخير من التجارب تدفقًا كبيرًا من النيوترونات السريعة، بالإضافة إلى التدفق الحراري. في هذا التطبيق، توضع الكبسولات داخل غلاف يحتوي على مادة سامة للنيوترونات الحرارية لتعديل الطيف.

يوجد في منطقة التحكم (RB) أربعة مواقع تشعيع صغيرة القطر، تحمل الرموز RB-2 وRB-4 وRB-6 وRB-8. يبعد محورها الرأسي 26.35  سم (10.37  بوصة) عن المحور الرأسي للمفاعل، ويبلغ قطرها الداخلي 1.27  سم (0.5  بوصة). لا تحتوي مواقع RB الصغيرة على بطانة ألومنيوم كما هو الحال في مواقع RB*. وعند عدم استخدامها، تُملأ هذه المواقع بسدادات من البريليوم. وقد استُخدمت هذه المواقع بشكل أساسي لإنتاج النظائر المشعة.

يحتوي العاكس شبه الدائم على ثمانية مواضع إشعاع بقطر 1.27 سم (0.5 بوصة). ويتكون هذا العاكس من ثماني قطع منفصلة من البريليوم، أربع منها تُسمى سدادات الوصول لقضبان التحكم. تحتوي كل سدادة على منشأتي إشعاع غير مبطنتين، مُصنفتين من CR-1 إلى CR-8. تستوعب كل من هاتين المنشأتين كبسولة تجريبية مماثلة لتلك المستخدمة في منشآت البريليوم الصغيرة القابلة للإزالة. تقع المحاور الرأسية لجميع منشآت الإشعاع في سدادات الوصول لقضبان التحكم على بُعد 32.2 سم  (12.68  بوصة) من المحور الرأسي للمفاعل. لا يُمكن إجراء الإشعاع في هذه المنشآت إلا للتجارب غير المُجهزة بأجهزة قياس. وعند عدم استخدامها، تُغلق هذه المنشآت بسدادات من البريليوم. يتوفر انخفاض في الضغط مقداره  6.89 × 10⁴ باسكال (10 رطل/بوصة ^مربعة  ) عند التدفق الكامل للنظام، وذلك لتوفير تدفق سائل التبريد الأساسي اللازم لتبريد التجارب.

تُسمى ستة عشر موضعًا للإشعاع في العاكس الدائم بمرافق التجارب الرأسية الصغيرة (VXF). يحتوي كل مرفق منها على بطانة ألومنيوم دائمة بقطر داخلي يبلغ 4.02  سم (1.584  بوصة). تقع هذه المرافق بشكل متمركز حول اللب على دائرتين نصف قطرهما 39.2 سم  (15.43  بوصة) و44.1 سم  (17.36  بوصة) على التوالي. تُسمى المرافق الموجودة على الدائرة الداخلية (11 مرفقًا) بمرافق التجارب الرأسية الصغيرة الداخلية، بينما تُسمى المرافق الموجودة على الدائرة الخارجية (5 مرافق) بمرافق التجارب الرأسية الصغيرة الخارجية. عادةً ما تُجرى التجارب غير المجهزة بأجهزة قياس في هذه المرافق. يُخصص المرفق VXF-7 لأحد مرافق الإشعاع الهوائي التي تدعم مختبر تحليل التنشيط النيوتروني، وهو غير متاح لأي استخدام آخر. يتوفر انخفاض في الضغط يبلغ حوالي  6.89 × 10⁵ باسكال ( 100 رطل لكل بوصة ^مربعة  ) عند التدفق الكامل للنظام لتوفير تدفق سائل التبريد الأساسي لتجارب التبريد. عندما لا تكون هذه المرافق قيد الاستخدام، فقد تحتوي على سدادة من البريليوم أو الألومنيوم أو فتحة لتنظيم التدفق بدون سدادة.

لا تشكل الأحمال الكبيرة من السموم النيوترونية في هذه المنشآت مصدر قلق خاص لاضطرابات توزيع الطاقة لعناصر الوقود أو تأثيراتها على طول دورة الوقود بسبب بعدها عن القلب؛ ومع ذلك، تتم مراجعة التجارب بعناية فيما يتعلق بمحتواها من السموم النيوترونية، والذي يقتصر على تقليل تأثيرها على أنابيب حزمة تشتت النيوترونات المجاورة.

تُسمى ستة مواقع للإشعاع في العاكس الدائم بمرافق التجارب الرأسية الكبيرة. تتشابه هذه المرافق في جميع النواحي (من حيث الخصائص والقدرات) مع مرافق التجارب الرأسية الصغيرة الموصوفة في القسم السابق، باستثناء الموقع والحجم. يبلغ القطر الداخلي للبطانات المصنوعة من الألومنيوم في مرافق التجارب الرأسية الكبيرة 7.20  سم (2.834  بوصة)، وتقع هذه المرافق بشكل متمركز حول قلب المفاعل على دائرة نصف قطرها 46.3  سم (18.23  بوصة). تحتوي هذه المرافق، عند عدم استخدامها، على سدادات من البريليوم أو الألومنيوم. لا تُشكل الأحمال الكبيرة من المواد السامة للنيوترونات في هذه المرافق مصدر قلق خاص فيما يتعلق باضطرابات توزيع الطاقة في عناصر الوقود أو تأثيرها على طول دورة الوقود، وذلك لبعدها عن قلب المفاعل.

تم توفير إمكانية تركيب ما يصل إلى منشأتي هندسة لتوفير مواقع إضافية لإجراء التجارب. تتكون هاتان المنشأتان من أنابيب قطرها الخارجي 10.16 سم (4 بوصات) مائلة بزاوية 49 درجة عن المستوى الأفقي. تنتهي الأطراف الداخلية للأنابيب عند المحيط الخارجي للبريليوم، بينما تنتهي الأطراف العلوية عند السطح الخارجي لجدار حوض التجارب في غرفة تجارب تقع في الطابق العلوي من غرفة الشعاع الرئيسية. تضم إحدى منشأتي الهندسة أنبوب PT-2 الهوائي، الذي تم تركيبه عام 1986.

مرفق تشعيع غاما في مفاعل HFIR هو مرفق تجريبي مصمم لتشعيع المواد بأشعة غاما المنبعثة من عناصر الوقود المستهلك في محطة التحميل داخل حوض التبريد. حجرة التشعيع مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، بسماكة جدار 0.065 بوصة، وذلك لزيادة أبعادها الداخلية إلى أقصى حد ممكن لاستيعاب أكبر حجم ممكن من العينات مع الحفاظ على ملاءمتها لأعمدة الكادميوم في مواقع محطة تحميل الوقود المستهلك. يبلغ قطر الحجرة الداخلية حوالي 83 مم (3.25 بوصة ) ، وتستوعب عينات يصل طولها إلى 640 مم (25 بوصة) .  

يوجد تصميمان لتجميع الحجرة؛ والفرق الوحيد بينهما هو السدادات. يحتوي التصميم غير المجهز بأجهزة قياس على سدادة علوية تُستخدم لتركيب العينات ودعم أنابيب الغاز الخامل والحفاظ على بيئة محكمة الإغلاق تحت الماء. أما التصميم المجهز بأجهزة قياس، فيحتوي على امتداد للحجرة فوقها ووصلة تسمح بتوصيل أنابيب الغاز الخامل والكابلات الكهربائية وكابلات أجهزة القياس اللازمة لإجراء تجربة مجهزة بأجهزة قياس، وذلك لربطها بوحدات التحكم في السخانات ومعدات اختبار الأجهزة في غرفة التجربة.

يلزم وجود لوحة تحكم بالغاز الخامل في غرفة التجارب لتوفير تدفق الغاز الخامل وتخفيف الضغط إلى الحجرة. ويُحافظ على ضغط الغاز الخامل عند حوالي 15  رطل لكل بوصة مربعة لضمان أن أي تسرب من الحجرة سيكون من الحجرة إلى حوض السباحة وليس إلى الماء.

يمكن دعم العينات الموجودة في الحجرة من أسفل الحجرة أو من السدادة (في التكوين غير المجهز بالأجهزة فقط).

تم تحديد خصائص السطح الداخلي للحجرة، وتأكدت معدلات جرعات أشعة غاما في هذا الموقع. ويمكن توفير معدلات جرعات أشعة غاما تصل إلى 1.8 × 10⁸. ويمكن توفير أي معدل جرعة مطلوب تقريبًا باختيار عنصر وقود مستهلك مناسب. ونظرًا للتفاعلات الثانوية داخل مواد العينة وحاملها في الحجرة، فقد تم إنشاء نماذج نيوترونية لتقدير معدلات الجرعات الفعلية للعينات في حوامل مختلفة وفي مواقع مختلفة داخل الحجرة. وتقع ذروة معدلات الجرعات بالقرب من المركز الرأسي للحجرة وعلى خطها المركزي الأفقي. ويوجد توزيع شبه متناظر لمعدل الجرعة من أعلى الحجرة إلى أسفلها. ويتوفر فريق عمل HFIR لمساعدة المستخدم في تصميم حوامل العينات لتحقيق الجرعات المتراكمة ومعدلات الجرعات المطلوبة. ويمكن تقدير درجة حرارة العينات بناءً على معدل الجرعة المطلوب.

أظهرت عمليات التشعيع الحديثة أن درجات الحرارة الناتجة عن التسخين بأشعة غاما قد تكون مرتفعة للغاية، وتتجاوز 260 درجة مئوية (500 درجة فهرنهايت) في عناصر الوقود المستهلكة حديثًا. ويمكن خفض درجة حرارة العينة عن طريق وضعها بالقرب من جدار الحجرة أو تصميم حاملها بطريقة تنقل الحرارة إلى جدار الحجرة. وقد يكون من الضروري اختيار عنصر وقود مستهلك أكثر تحللًا بمعدل جرعة أقل إذا كانت حدود درجة الحرارة مصدر قلق.  

تُحافظ درجات الحرارة الدنيا على حوالي 38 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت) (درجة حرارة مياه المسبح النظيفة). ويُتيح استخدام عناصر التسخين الكهربائية و/أو ضخ الغاز الخامل (الأرجون أو الهيليوم) التحكم في درجات الحرارة بحيث تتجاوز 38 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت) .    

يُمكن استخدام تحليل النيوترونات المتأخرة لفحص دقيق لمختلف المواد للكشف عن محتواها من المواد الانشطارية. لا يستغرق هذا التحليل سوى ست دقائق، ويبلغ حد الكشف فيه 15 بيكوغرامًا. وتُعدّ عينات المسحات، والنباتات، والتربة، والصخور، والبلاستيك، والخشب، والمعادن، والرمال مناسبةً تمامًا لهذا التحليل. تُسهّل هذه الأداة جهود الوكالة الدولية للطاقة الذرية في إنشاء نظام مراقبة واسع النطاق، وتُمكّن المفتشين من الحصول على أعداد كبيرة من العينات على أمل العثور على الأدلة المطلوبة. ومن خلال فحص هذه العينات، لا تُضطر إلى اللجوء إلى التكاليف الباهظة للتحليلات التدميرية إلا للعينات التي تُعتبر ذات أهمية. ويُصبح تحليل النيوترونات المتأخرة ذا فائدة متزايدة في هذه الدراسات.

يتضمن أحد التطبيقات الحديثة تشعيع أجهزة الذاكرة القابلة للبرمجة والمغطاة بكمية ضئيلة من نظير قابل للانشطار. ويمكن تتبع الانشطارات الناتجة عن التشعيع مكانيًا بمقارنة القيم المخزنة في الذاكرة بالقيم المخصصة لها في البداية؛ وتُعزى مناطق الاختلاف إلى التلف الناجم عن أحداث الانشطار. وقد يُسهم هذا العمل في جهود تحليل الجسيمات المجهرية التي قد تحتوي على أدلة على أنشطة نووية غير معلنة، وذلك من خلال الكشف عن هذه الجسيمات.

تُعدّ تقنية التحليل بالتنشيط النيوتروني (NAA) مناسبةً تمامًا لتحديد حوالي ثلثي العناصر المعروفة في المواد الجيولوجية والبيولوجية. وقد سهّلت هذه التقنية إنجاز العديد من المشاريع التي كانت ستُمثّل تحديًا كبيرًا أو حتى مستحيلاً لولاها. فقد تمّ إنجاز مشاريع على نطاق متوسط ​​وكبير، منها دراسة تلوث الزئبق في منطقة أوك ريدج، وتحديد المستويات الأساسية للعديد من العناصر في التربة، ونسبة نظائر اليورانيوم في تربة ونباتات منطقة أوك ريدج. كما ساهمت تقنية NAA في توضيح كيمياء وتاريخ القمر، ودراسة العديد من النيازك المختلفة. وتمّ تحديد العناصر النزرة في عظام وأنسجة الحيوانات في إطار الجهود المبذولة لفهم آثار تلوث الموائل. ودُرست مصير الديناصورات من خلال تحليل الإيريديوم في عظام متحجرة يعود تاريخها إلى فترة قريبة من زمن اصطدامات النيازك الكبرى المعروفة. ومؤخرًا، تمّ فحص استراتيجيات المعالجة الحيوية، وتحديد معدلات امتصاص العناصر الثقيلة في النباتات والحيوانات المحلية.

منذ نشأتها، تُعدّ تقنية التحليل بالتنشيط النيوتروني أداةً أساسيةً في التحقيقات الجنائية المتعلقة بالعناصر النزرة. غالبًا ما تكون عينات الرصاص وأغلفة الرصاص، والطلاء، والنحاس الأصفر، والبلاستيك، والشعر، والعديد من المواد الأخرى ذات أهمية في التحقيقات الجنائية. في مختبر أوك ريدج الوطني، أُجريت تحقيقاتٌ شملت الرئيسين كينيدي وتايلور، بالإضافة إلى تحقيقاتٍ في جرائم القتل .

على مر السنين، تم تصنيع كميات صغيرة من نظائر مختلفة في منشأة PT-1. وقد تم تحضير مواد التتبع لدراسات الحيوانات، والأدوية الموسومة إشعاعيًا، ومصادر تجارب علاج السرطان، ومصادر لدعم دراسات المواد، بتكلفة منخفضة. تمثل PT-1 أسرع طريقة للوصول إلى المفاعل، وغالبًا ما تكون الأقل تكلفة لإنتاج كميات صغيرة من النظائر. ومؤخرًا، تم تحضير مصادر قياس كثافة أشعة غاما المصنوعة من الإيتربيوم ^-169 ، ويمكن تحضيرها عند الطلب في المستقبل المنظور.

يمكن قياس العديد من العناصر بسهولة ودقة متناهية تصل إلى أجزاء من التريليون باستخدام تقنية التحليل بالتنشيط النيوتروني (NAA). وقد ساعد مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) شركات خاصة في إجراء أبحاث تطبيقية حول خصائص المواد الأولية للألياف البصرية وعلاقتها بتركيز العناصر النزرة، ووجد أن معدل الكسر يعتمد على تركيز بعض العناصر. كما تم تحليل الماس وأغشية الماس للكشف عن الشوائب النزرة للغاية، وكانت نتائج مختبر أوك ريدج الوطني أول من نشرها حول الماس الصناعي الخام. وقد حدد المختبر أيضًا تركيز اليورانيوم والثوريوم في مادة وميضية عضوية بمستوى 1 × 10⁻¹⁵ غ/غ. ومن المقرر استخدام هذه المادة الوميضية في مشروع للكشف عن النيوترينو في اليابان، والذي يتطلب مادة خالية قدر الإمكان من النشاط الإشعاعي الطبيعي.

تُعدّ التأثيرات المُجتمعة للإشعاع النيوتروني وإشعاع غاما على المواد ذات أهمية بالغة في أبحاث المواد المتقدمة، وأبحاث طاقة الاندماج ، وإنتاج المكونات والأنظمة المُقسّاة . ومن الأمثلة الحديثة على ذلك دراسة استجابة الجرعات لمواد السيراميك العاكسة ثنائية اللون في برنامج أبحاث طاقة الاندماج. وتُعدّ منشأتي PT-1 وPT-2 مناسبتين تمامًا لسدّ الفجوة بين التدفقات العالية جدًا في منطقة هدف HFIR والتدفقات المنخفضة جدًا في أنابيب الحزمة.