VR-1

Z Enpedie
Přejít na: navigace, hledání

VR-1 (také znám pod názvem Vrabec) je školní jaderný reaktor Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské při Českém vysokém učení technickém v Praze. Jedná se o lehkovodní jaderný reaktor bazénového typu, kde demineralizovaná lehká voda slouží jako moderátor, reflektor, biologické stínění i chladivo. Toto zařízení je naprosto unikátní svou spojitostí s fakultou a výukou studentů.


Obsah

Reaktorové nádoby

Těleso reaktoru VR-1 má tvar osmistěnu, vyrobeného ze stínícího betonu. V tělese reaktoru jsou umístěny dva bazény – nádoby označené jako H01 a H02. Obě jsou prakticky shodné, různá je však jejich funkce a tím i jejich vnitřní vybavení. V nádobě H01 se nachází aktivní zóna reaktoru s jaderným palivem a regulačními tyčemi. Tato nádoba má navíc průchodky pro radiální a tangenciální kanál. Je určena pro provoz reaktoru. Nádoba H02 slouží jako manipulační. Je v ní možné připravaovat experimenty a odkládat palivové články. Nádoby jsou vyrobeny z nerezavějící oceli, jsou propojitelné koridorem, do kterého se vkládá radítko sloužící k oddělení obou nádob.


Palivo jaderného reaktoru

Palivo typu IRT-4M je na jaderném reaktoru ve dvou provedeních: šestitrubkvé a osmitrubkové palivové články, jehož výrobcem je v obou případech společnost NZCHK se sídlem v Novosibirsku v Ruské federaci. Palivová vrstva článku je tvořena disperzí Al a UO2, obohaceného U-235 na 19,7%, která je z obou stran pokryta vrstvou hliníku (o tloušťce 0,31 mm). S ohledem na malý výkon reaktoru (1 kW tepelný, krátkodobě 5 kW tepelných) zůstává palivo fyzikálně čerstvé a tedy nedochází k měřitelnému vyhoření. V konkrétních hodnotách za jeden rok vyhoří méně než 0,01g U-235. V důsledku tohoto faktu na reaktoru nemůže při případném poškození dojít k pniku významného množství radioaktivních látek. Může vzniknout pouze lokální kontaminace, kterou pracovníci reaktoru technickými prostředky jednoduše vyřeší.


Regulační tyče

Regulační (také označována jako absorbční) tyč UR-70 má integrální provedení a je určena pro použití v bazénových jaderných reaktorech s palivem typu IRT-M. Celkový počet regulačních tyčí UR-70 je sedm. Tyče jsou konstrukčně shodné, liší se pouze funkcí, určovanou způsobem zapojení do ovládacího zařízení. Tři tyče jsou vždy zapojeny jako tyče bezpečnostní (označené B1, B2 a B3) a dvě tyče jako regulační (R1 - první regulační a R2 - druhá regulační). Podle typu aktivní zóny a typu prací vykonávaných na reaktoru může být v reaktoru jedna, dvě nebo žádná experimentální tyč (E1, E2), které slouží ke kompenzaci vlivu experimentálního zařízení na reaktivitu, příp. k dobudování AZ do žádoucího tvaru, při dodržení Limitů a podmínek.


Ovládací zařízení reaktoru

Ovládací zařízení (OZ) jaderného reaktoru slouží k řízení reaktoru a k zajištění jaderné bezpečnosti. Nejduležitějším systémem OZ z hlediska jaderné bezpečnosti je ochranný systém reaktoru. Ochranný systém se skldádá ze 4 kanálů provozního měření výkonu (PMV) a 4 kanálů nezávislé výkonové ochrany (NVO). Aktivní jsou však pouze tři kanály vyhodnocované v logice „dva ze tří“, čtvrtý kanál je v záloze a může nahradit výpadek jednoho aktivního kanálu.

PMV kanály zpracovávají signály ze širokopásmových nekompenzovaných štěpných komor typu RJ1300 a pracují buď v proudových nebo impulsních režimech. V celém výkonovém rozsahu reaktoru určují jeho okamžitý výkon a rychlost změny výkonu, porovnávají zjištěné hodnoty s bezpečnostními úrovněmi a pokud jsou tyto hodnoty překročeny, aktivují bezpečnostní řetězec.

NVO kanály snímají stav reaktoru pomocí bórových komor typu SNM-12. Signály z komor jsou vyhodnocovány v impulsním režimua výkon měří pouze v posledních dvou dekácách výkonového rozsahu reaktoru, vyhodnocují výkon a rachlost změny výkonu, řídí bezpečnostní řetězec a ředávají zjištěná data řídicímu systému a na své individuální displeje.

Bezpečnostní řetězec OZ zajišťuje vyhodnocení logiky „dva ze tří“ pro bezpečnostní signály z PMV a NVO a bezpečnostní signál z řídicího počítače. Pokud je aktivován bezpečnostní signál, rozpojí se bezpečnosní řetězec. Tím se přeruší napájení magnetů absorpčních (regulačních) tyčí, tyče spadnou do svých dolních koncových poloh a zastaví se štěpná řetězová reakce.


Elementární parametry jaderného reaktoru VR-1

Jmenovitý výkon1 kW tepelný, krátkodobě 5 kW tepelných
Palivotyp IRT-4M, obohacení 19,7 % U-235
Reaktorové nádobyvyrobeny z nerezového materiálu

- průměr nádob: 2 300 mm - výška nádob: 4 720 mm - tloušťka stěn: 15 mm - tloušťka dna: 20 mm

Stínění reaktoruvoda a těžký beton

- vertikální: přibližně 3 000 mm vody - horizontální: přibližně 850 mm vody + 950 mm těžký beton

Teplota v reaktorupřibližně 20°C (v závislosti na teplotě okolí)
Chlazení reaktorupouze přirozenou konvekcí
Tlakatmosferický
Neutronový zdrojAm-Be, 185 GBq
Regulační systém5 – 7 absorpčních (regulačních) kadmiových tyčí UR-70
Měření výkonučtyři širokopásmové štěpné komory FJ 1300 pro detekci neutronů
Výkonová ochranačtyři impulsní bórové komory SNM-12 pro detekci neutronů
Hustota toku neutronůzávisí na konfiguraci paliva a typu experimentů(průměrné hodnoty)

- tepelné neutrony: přibližně 2.109 n/cm2.s-1 v centru aktivní zóny

- rychlé neutrony: přibližně 1.109 n/cm2.s-1 v centru aktivní zóny


Zdroje

[1] [Oficiální stránky KJR FJFI: Školní reaktor VR-1]

[2] Osobní zkušenosti z jaderného reaktoru VR-1