Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 325

60 let od spuštění prvního jaderného reaktoru v Československu

Společnost Centrum výzkumu Řež s. r. o. provozuje dva výzkumné jaderné reaktory. Oba vznikly rekonstrukcí a modernizací svých starších předchůdců. Oba v letošním roce slaví jubilea: Výzkumný reaktor LR-0 slaví 35 let od spuštění a výzkumný reaktor LVR-15 dokonce 60 let. Jeho předchůdce VVR-S se stal v roce 1957 prvním jaderným reaktorem u nás. Československo se tak stalo devátou zemí na světě, která postavila a zprovoznila vlastní reaktor.

Fotogalerie (1)
Ilustrační foto

Výstavba reaktoru s původním označením VVR-S byla zahájena v roce 1955 zároveň s výstavbou výzkumného areálu v Řeži u Prahy. Reaktor byl spuštěn 24. 9. 1957. Z pohledu československého jaderného výzkumu to byla přelomová událost. Jeho tepelný výkon byl 2 MW.

Experimentální začátky

Již v roce 1958 proběhly první experimenty se vzduchovou smyčkou, které souvisely s přípravou stavby první československé jaderné elektrárny A-1 v Jaslovských Bohunicích. Protože na elektrárně A-1 byl chladivem oxid uhličitý (CO2), byla na reaktoru VVR-S nainstalovaná reaktorová plynová smyčka pro účely výzkumu vlivu elektrického pole na přestup tepla do chladícího CO2 v podmínkách radiace a vyšších tlaků. Tato úprava a požadavky na zkrácení doby ozařování nakonec vedly ke zvýšení tepelného výkonu z 2 MW na 4 MW rekonstrukcí aktivní zóny. Rekonstrukce proběhla v letech 1962 až 1964 ve spolupráci s Polskem.

Neustálé vylepšování

Během prvního desetiletí provozu reaktoru VVR-S se uskutečnila řada změn a vylepšení elektronického a technologického zařízení reaktoru, např. měření pH a vodivosti vody v primárním okruhu, zavedení potrubní pošty pro rychlou dopravu ozářených vzorků, úprava zařízení horkých komor, byla vybudována iontoměničová stanice pro čištění vody primárního okruhu. Zařízení na automatické spouštění a regulaci výkonu pomocí pohyblivých detektorů navrhli a patentovali sami pracovníci ústavu. Od roku 1964 také na reaktoru funguje vodní smyčka, na které po dobu dvou let probíhal výzkum koroze oceli v radiačním poli reaktoru. V dalších letech byla smyčka přestavěna na vyšší tlaky a využívá se k výzkumu koroze materiálů těžkovodního okruhu energetických reaktorů, ke studiu radiolýzy a čištění cirkulující vody, k vývoji měřicí a ovládací techniky, k prověření dozimetrického systému a dekontaminačních procesů primárních okruhů. Reaktorové vodní smyčky patří k nejvýznamnějším experimentálním zařízením reaktoru.

Ozařovací služba

Od počátku provozu reaktoru VVR-S bylo hlavní náplní ozařování vzorků, pro které se využívalo dvou hlavních druhů ozařovacích kanálů – napevno zabudovaných úzkých kanálů o průměru 40 mm a širokých o průměru 60 mm s proměnlivou ozařovací kapacitou. Dalšími ozařovacími možnostmi byly čtyři vertikální kanály v tepelné komoře a deset horizontálních kanálů vedených z obvodu reaktoru na střed aktivní zóny. V roce 1980 bylo na reaktoru k dispozici osm úzkých a devatenáct širokých kanálů. Největší objem ozařovacích prací v této době připadal na ozařování monokrystalů křemíku, k čemuž sloužil speciálně upravený kanál otáčející se kolem své osy, aby se zajistilo rovnoměrné ozáření krystalů. (Vysoce čistý křemík pro výrobu polovodičů je nutno „znečistit“ přesným množstvím atomů fosforu. Jednou z metod je ozařování neutrony v atomovém reaktoru. V ingotech se část atomů křemíku účinkem energetických neutronů přeměňuje na atomy fosforu.)

Přeměna z VVR-S na LVR-1

V roce 1989 prodělal reaktor zásadní rekonstrukci. Byla vyměněna či renovována všechna technologická zařízení: nádoba reaktoru a vnitřní části reaktoru, systém řízení a ochran, primární okruh, jeřáb v hale reaktoru, vzduchotechnický systém, systém měření technologických parametrů, stacionární dozimetrický systém, transport vzorků do reaktoru a ozářeného materiálu z reaktoru včetně horkých komor a systém napájení elektrickou energií včetně náhradního zdroje. Zkušební provoz „nového“ reaktoru LVR-15 byl oficiálně zahájen 8. 8. 1989 a od 1. 6. 1995 pracuje reaktor v trvalém provozu. Přešel také na vysoce obohacené palivo IRT-2M. Výkon reaktoru se tak zvýšil na 8 MW, v roce 1994 dokonce na 10 MW a celkové využití reaktoru se zvýšilo přechodem na třítýdenní kampaň. Experimentální možnosti reaktoru se významně zvýšily v 90. letech vybudováním několika experimentálních smyček, které modelují podmínky v reaktorech PWR a BWR a umožňují tak zkoušky konstrukčních materiálů v reálných podmínkách. V roce 1998 přešel reaktor z paliva s 80% obohacením na palivo s nižším obohacením (36%).

Roku 2002 zasáhla reaktor povodeň a z velké části ho zatopila. Byl však vzorně opraven a začátkem prosince 2003 prošel expertní misí INSARR organizovanou MAAE, které se účastnili odborníci z 5 zemí provozujících výzkumné reaktory. Mise konstatovala, že „reaktor je provozován bezpečně a kompetentně a při provozu jsou dodržována doporučení MAAE pro bezpečnost výzkumných reaktorů“ a ocenila aktivní přístup vedení ústavu a reaktoru k otázkám jaderné bezpečnosti a radiační ochrany.

Využití reaktoru

Reaktor LVR-15 slouží jako silný zdroj neutronů pro aplikace v oblasti materiálového výzkumu, korozních testů, neutronové fyziky a k produkci radioizotopů. Vysoký tok neutronů a doprovodného záření je užitečný pro ozařování a testování materiálů za různých provozních stavů zejména pro hodnocení a predikci životnosti materiálů a komponent jaderných zařízení. Kromě materiálového výzkumu (ozařování vzorků materiálů pro reaktorové tlakové nádoby, korozní zkoušky materiálů primárního okruhu a vnitřních vestaveb) a testů vodních režimů primárního okruhu, slouží reaktor pro neutronovou aktivační analýzu, výrobu a vývoj nových radiofarmaceutických preparátů, výrobu radiačně dopovaného křemíku pro elektrotechnický průmysl, ozařovací servis a vědecký výzkum vlastností materiálů. Od roku 2000 patří mezi pouhých několik pracovišť na světě pro neutronovou záchytovou terapii nádorových onemocnění mozku. K dnešnímu datu bylo úspěšně ozářeno celkem pět pacientů.

Reaktor využívá nejen Centrum výzkumu Řež, ale v rámci tzv. Otevřeného přístupu i další instituce, např. Ústav jaderné fyziky AV ČR, který rovněž sídlí v Řežském areálu u Prahy. Speciální experimentální smyčky HTHL (vysokoteplotní heliová smyčka) a SCWL (vodní smyčka se superkritickými parametry) budou poskytovat experimentální data pro simulace chemických a fyzikálních podmínek chladiva včetně působení radiace u budoucích typů reaktorů tzv. IV. generace.

Slouží i k výzkumu jaderné fúze

Jednoduššími zařízeními pro provádění testů jsou sondy. Příkladem je sonda TW3, která byla použita pro cyklické testování modelů primární stěny fúzního tokamaku ITER. V současné době se testují další zařízení, např. pro hodnocení a řízení životnosti tlakových nádob energetických reaktorů a jejich vnitřních částí nebo LTCC senzorů magnetického toku pro ITER.

Reaktor LVR-15 dnes

V současné době patří reaktor LVR-15 v Evropě mezi několik materiálových reaktorů středního výkonu. Dnes reaktor používá ruské palivo typu IRT-4M s obohacením do 20 %. Přešel na něj v souladu s mezinárodním programem Reduced Enrichment for Reseach and Test Reactors (RERTR), což je cílené snížení obohacení paliva v civilních výzkumných reaktorech, a tím i vyloučení používání vysoce obohaceného paliva z civilního sektoru. Za doporučenou bezpečnou hranici, při které nehrozí zneužití štěpitelného uranu, se dnes pokládá obohacení paliva do 20 %.  Podle projektu by měl reaktor pracovat do roku 2018.

Technické parametry reaktoru jsme uvedli v článku http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/477-prvni-ceskoslovensky-jaderny-reaktor. Rozhovor s operátorkou reaktoru Martinou Malou jsme uveřejnili zde: http://www.3pol.cz/cz/rubriky/rozhovory/1288-martina-mala-operatorka-experimentalnich-zarizeni.

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Z Nigérie do Číny – přeprava použitého jaderného paliva

Přísná bezpečnostní opatření provázela přepravu ozářeného paliva z reaktoru v nigerijské Zarii zpět do Číny. Je to už 17. odvoz paliva z výzkumných reaktorů po celém světě, na kterém se významně podílela česká společnost ÚJV Řež.

Jak se u Temelína cvičila obrana proti teroristům

Tři dny od středy 20. do pátku 22. března cvičily tři stovky vojáků, policistů a specialistů společností ČEPS a ČEZ ochranu Jaderné elektrárny Temelín proti teroristickému útoku. Cvičení ukončily dynamické ukázky, během kterých vojáci odvraceli simulovaný ...

Jsou psi opravdu barvoslepí?

Psi vidí svět zvláštním způsobem. Ale není pravda, že by neviděli barvy, i když se tento omyl široce traduje. Vidí barvy stejně jako jejich páníčkové a paničky, jen nevidí tolik odstínů. Uvádí se, že lidské oko je schopno rozeznat až 10 milionů odstínů ...

Indonésie vyvinula radiofarmakum pro diagnózu mimoplicní tuberkulózy

Zatímco ve většině rozvinutých zemí je tuberkulóza pod kontrolou, v rozvojových zemích patří k nejčastějších příčinám úmrtí. Jen v Indonésii se každý rok objeví 360 000 případů onemocnění a odhaduje se, že dalších 600 000 případů ročně zůstane neodhaleno. ...

Víno z Marsu

Ještě nevíme, jak tam doletět, ale už plánujeme, že odtamtud budeme dovážet víno. Nevíme, jak se vypořádat s absencí ozonové vrstvy a magnetického pole, čili s nedostatečnou ochranou marťanských kolonistů před zářením, ale těšíme se na marťanské vinné dýchánky.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail