Experimentální reaktor LR-0

Výzkumný reaktor LR-0 je lehkovodní reaktor nulového výkonu. Slouží jako experimentální reaktor pro měření neutronově fyzikálních charakteristik reaktorů typu VVER a PWR (vodo-vodní energetický reaktor, tlakovodní reaktor).

Experimentální reaktor LR-0

Experimentální reaktor LR-0 poskytuje vědecko-technickou základnu pro experimenty v oblasti fyziky aktivní zóny a stínění lehkovodních reaktorů typu VVER (Temelín, Dukovany a další reaktory ruské konstrukce) a experimenty související se skladováním vyhořelého paliva z jaderných elektráren a s perspektivními směry v jaderné energetice. Reaktor LR-0 je řešen univerzálním způsobem, vhodným pro realizaci fyzikálních experimentů na aktivních zónách typu VVER v širokém rozsahu počtu kazet, obohacení paliva, s různou koncentrací H3BOv moderátoru, s různým uspořádáním absorpčních elementů v kazetách apod. Velmi důležitou součástí výzkumu je modelování a experimentální ověřování radiačního poškození materiálů vnitroreaktorové vestavby a reaktorových nádob VVER.

Projekt reaktoru

V projektu reaktoru LR-0 byly respektovány specifické požadavky vyplývající z hlediska zajištění jaderné bezpečnosti všech provozních stavů a také z jeho určení k fyzikálnímu výzkumu aktivních zón typu VVER.

Historie

V šedesátých letech byl vybudován těžkovodní reaktor nulového výkonu TR-0, který sloužil pro výzkum aktivní zóny energetického reaktoru KS-150 (A1 Jaslovské Bohunice). Byl uveden do provozu v roce 1972 a provozován do roku 1979. V souvislosti se změnou orientace naší i celosvětové jaderné energetiky z těžkovodních na lehkovodní reaktory byl experimentální těžkovodní program ukončen v roce 1975 a v letech 1976–1979 po částečné přestavbě pokračovala v hnací těžkovodní zóně měření s lehkovodní vložnou zónou LVZ-I.

Na začátku osmdesátých let byl reaktor celkově přestavěn na reaktor LR-0 – experimentální lehkovodní reaktor „nulového“ výkonu. Od té doby až do současnosti slouží reaktor LR-0 hlavně pro výzkum aktivních zón, skladovacích mříží a modelových experimentů reaktorů typu VVER-1000 a VVER-440. Do trvalého provozu byl reaktor uveden v červnu 1983.

Experimentální přednosti reaktoru LR-0

Konstrukce reaktoru LR-0

V reaktoru probíhá štěpná reakce tepelných neutronů v palivových proutcích s uranem, který obsahuje také štěpitelný izotop 235U. Reakce je řízena buď výškou hladiny moderátoru nebo experimentálním klastrem. Moderátorem – zpomalovačem neutronů na rychlost vhodnou pro další štěpení – je demineralizovaná voda. V ní je rozpuštěná kyselina boritá H3BO3 o koncentraci 0–12 g/l, která slouží jako pomocný absorbátor neutronů. Výkon reaktoru je nízký, jeho maximální tepelný výkon je 1 kW, což zdaleka nestačí k ohřátí vody, které je v reaktoru zhruba 20 m3, ani o jediný stupeň Celsia. Tento výkon není ani milióntinou výkonu reaktoru v Temelíně, takže konstrukce reaktoru LR-0 je mnohem jednodušší – protože ale uvnitř platí stejné fyzikální zákony, lze v něm zkoumat i vlastnosti reaktorů daleko větších.

Bezpečnost ovládacího zařízení reaktoru je tvořena řadou bezpečnostních prvků. Uvést lze například redundanci řídicích jednotek a logiku výběru dvou správných signálů ze tří paralelně zapojených aparatur. Všechna důležitá zařízení jsou součástí bezpečnostního řetězce, jehož rozpojení okamžitě odstaví reaktor. Zastavení reaktoru je kontrolováno i v případě ztráty napájení OZ (z baterie je napájena tzv. vybraná signalizace otevřených havarijních ventilů moderátoru a indikace dolní polohy havarijních klastrů). Reaktor LR-0 odstaví nejen zasunutí absorpčních tyčí jako v energetických reaktorech, ale navíc i rychlé vypuštění moderátoru do zásobních nádrží.

 

 

Nádoba reaktoru

Nádoba reaktoru je umístěna v betonovém stínicím bunkru. Sestává se ze dvou částí vyrobených z hliníku o vysoké čistotě (čistota materiálu nejméně 99,5 %). Spodní válcová část má průměr 3,5 m a výšku 6,5 m, stěny mají tloušťku 16 mm, dno 25 mm. Horní čtvercová část má rozměry 6 × 6 m, výšku 1,5 m a je se spodní částí svařena v jeden celek. Vnější válcová část nádoby je zastíněna 1 mm silnými kadmiovými plechy a celá nádoba je zakryta odnímatelnou tepelnou izolací v tloušťce 100 a 200 mm.

Aktivní zóna reaktoru

Jaderné palivo lze do aktivní zóny zakládat v různých geometriích a v roztečích podle použité nosné desky; vše závisí na tom, co je potřeba pro ten který experiment. Kromě paliva a absorpčních klastrů jsou v zóně ještě suché kanály pro měřicí přístroje z hliníkových trubek ∅ 80 × 5 mm. Základní symetrické konfigurace AZ (počet kazet): 7, 19, 31, 55, 85, 121.

Moderátor reaktoru LR-0

Slouží pro zpomalování rychlých neutronů vzniklých ze štěpení uranu až na tepelný pohyb, při kterém lze vyvolat další štěpení uranu. Jako moderátor se používá demineralizovaná (velmi čistá) voda, někdy s rozpuštěnou kyselinou boritou (H3BO3) o koncentraci 0–12 g/l, která slouží jako absorbátor neutronů pro řízení výkonu reaktoru (na LR-0 na rozdíl od skutečné elektrárny nelze koncentraci měnit za provozu). Maximální povolená provozní teplota moderátoru je 70 °C a dosahuje se jí vnějším elektrickým ohřevem, protože výkon reaktoru je k jakémukoliv ohřevu nedostatečný.

Kazety reaktoru LR-0

Kazety reaktoru mají tvar šestibokého hranolu a jsou následujících dvou typů:

VVER 1000 – je model bezobálkové kazety reaktoru zkrácený na 1/3 původní délky (Temelín 3,5 m) se standardním nebo regulárním rozložením. Skládá se z nosného skeletu (jedna centrální a 18 vodicích trubek a volitelný počet distančních mřížek), do něhož je založeno 312 palivových proutků. Nerezové vodicí trubky slouží k vedení absorpčních elementů klastrů. V ose kazety je centrální trubka pro vnitroreaktorová měření (např. teploty, tlaku nebo neutronového toku). Aktivní část má celkovou výšku 1 250 mm. Palivové proutky ze zirkoniové slitiny jsou naplněny tabletami z lisovaného keramického prášku UO2.

VVER 440 – má kazetu podobnou jako předchozí typ, ale skládá se z pouze 126 palivových proutků, kazeta má obálku z hliníkového plechu a nemá vodicí kanály pro absorpční klastry.

Absorbční klastry LR-0

Absorpční klastry se používají k řízení výkonu reaktoru. Skládají se z 18 proutků s absorbátorem spojených do jednoho celku, který je pomocí elektrických pohonů vytahován z jaderného paliva podle povelů operátora reaktoru. Jako absorbátor se i zde používá bór, tentokrát v chemické formě bílého pevného B4C. Část klastrů je za provozu plně vytažena z reaktoru a slouží pro případ nutnosti odstavit reaktor – tzv. havarijní klastry. Ostatní klastry („experimentální“) lze při spouštění reaktoru nastavit do libovolné polohy podle požadavků experimentu. Obvykle se v reaktoru používá 6 až 16 klastrů. Výkon lze řídit i výškou hladiny moderátoru.

 

Neutronový zdroj ke spouštění reaktoru LR-0

Je použit zdroj typu 241Am/Be s emisí 6,6·106 neutronů za sekundu. Je umístěn v kontejneru pod nádobou reaktoru, pro spouštění reaktoru se mechanicko-pneumaticky zasouvá do reaktoru a poskytuje první neutrony pro bezpečný start štěpné řetězové reakce. Po spuštění a stabilizaci řetězové reakce je neutronový zdroj na povel operátora vysunut z aktivní zóny a za provozu se už nepoužívá.

Dozimetrie

K monitorování radiační situace v bezprostředním okolí reaktoru slouží dozimetrický systém, který měří dávkový příkon záření beta a gama. Je vybaven varovnou zvukovou a světelnou signalizací, která se aktivuje  při překročení nastavených limitů.

Kontakt

Vlastimil Juříček

vedoucí oddělení 

vlastimil.juricek@cvrez.cz
+420 266 173 617


Nastavení cookies: Aby web fungoval, jak má

Chceme, aby pro vás bylo procházení webu co nejpříjemnější. Proto používáme soubory cookies, které ho pomáhají neustále rozvíjet a zlepšovat. Navíc nám a našim partnerům umožňují zobrazovat relevantní obsah jen pro vás. Ke zpracování některých cookies potřebujeme váš souhlas, který nám dáte kliknutím na „Povolit všechny cookies“. Nastavení si můžete kdykoliv upravit. Poskytnuté informace jsou v bezpečí a nedostane se k nim, kdo nemá. Více najdete na stránce Informace o cookies.

Nastavení cookies

Zde si můžete nastavit, jaké soubory cookies budeme zpracovávat. Více informací najdete na stránce Informace o cookies.

Technické cookies

Vždy zapnuto

Jsou nutné k tomu, abychom vám zobrazili naše webové stránky a fungovaly vám tak, jak mají. Tyto cookies jsou povinné a nelze je vypnout.

Analytické a marketingové cookies

Analytické cookies

Pomáhají analyzovat, jak fungují naše webové stránky z hlediska chování návštěvníků a podle toho web případně přizpůsobovat a měnit.

Marketingové cookies

Díky těmto cookies můžeme my nebo třetí strany po vaší návštěvě přizpůsobit nabídku našich služeb. Tato nabídka se vám potom může zobrazovat i mimo naše webové stránky.