Reaktor VR-2

Reaktor VR-2 je nové jaderné zařízení na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze. Jedná se o podkritický soubor řízený neutronovým generátorem. Vychází z bazénového uspořádání reaktorové nádoby, ve které se také nachází vnitřní vestavba s palivovými proutky tvořící aktivní zónu. Moderátorem je demineralizovaná voda. Projekt podkritického reaktoru VR-2 byl kompletně zajišťen Fakultou jadernou fyzikálně inženýrskou ČVUT v Praze, tj. příprava dokumentace pro SÚJB i zpracování technické dokumentace pro dodávku a výrobu komponent reaktoru. Významnou roli hrála i řada kateder z ostatních fakult ČVUT v Praze, které v rámci svých odborností poskytly neocenitelnou zpětnou vazbu. Jednotlivé komponenty byly postupně dodávány na základě výběrových řízení širokým spektrem domácích společností. 

Harmonogram výstavby

• 2014 – zahájení projektu
• 2018 - transport paliva
• 2020 - získáno povolení k umístění jaderného zařízení
• 2022 - povolení k výstavbě
• 2023 – uvádění do provozu

Popis zařízení

Palivo uložené ve vnitřní vestavbě (koši) je umístěno v reaktorové nádobě nebo ve skladovací nádobě. Skladovací nádoba je umístěna v blízkosti reaktorové nádoby. V inventáři reaktoru je několik košů, které se liší typem a roztečí mříže. 

Vlastní reaktorová nádoba má válcový tvar s plochým dnem a je vyrobena z nerezové oceli třídy AISI 316L o tloušťce stěn 8 mm a dna 10 mm. Průměr nádoby je 1 300 mm a výška 1 710 mm. Nádoba je opatřena dvěma symetrickými otvory o průměru 128 mm pro instalaci radiálních kanálů. Radiální kanály o průměru 128 mm jsou vyrobeny z hliníku. Jeden radiální kanál je trvale součástí reaktorové nádoby a slouží k umístění neutronového zdroje pro řízení reaktoru. Druhý radiální kanál je experimentální a je vždy instalován dle aktuálních experimentálních potřeb. Kanály jsou uchyceny v reaktorové nádobě pomocí přírubového spoje. 

Aktivní zóna obsahuje kombinaci obohaceného a přírodního uranového paliva ve formě palivových proutků. V případě obohaceného paliva se jedná o UO₂ s 10 % obohacením ²³⁵U, přírodní uran je ve formě kovového uranu. Moderátorem je lehká voda. Konfigurace aktivní zóny je za jakýchkoliv podmínek podkritická, takže k udržení štěpné reakce je nutný externí neutronový zdroj. Externí neutronový zdroj je zajištěn neutronovým generátorem typu D-D. Jedná se o elektronické zařízení, které lze velmi jednoduše okamžitě vypnout. V případě jeho vypnutí se zastaví i štěpení v aktivní zóně reaktoru. Generátor neutronů umožňuje také měnit parametry generování neutronů, např. zvyšovat nebo snižovat emisi neutronů nebo pracovat v kontinuálním, resp. pulsním režimu.

Klíčové komponenty

• Systém kontroly a řízení – slouží k řízení a ovládání technologie reaktoru VR-2. Dodala ŠKODA JS a.s. ve spolupráci s dataPartner s.r.o.
• Reaktorová nádoba a radiální kanály – uvnitř reaktorové nádoby je umístěno palivo během provozu. Dodala skupina Witkowitz – VÍTKOVICE ENERGETICKÉ STROJÍRENSTVÍ a.s.
• Skladovací nádoba – slouží k uložení a vysoušení vnitřního koše s palivem. Dodala skupina Witkowitz – VÍTKOVICE ENERGETICKÉ STROJÍRENSTVÍ a.s.
• Zásobní nádrž vodního hospodářství – slouží k uložení demineralizované vody mimo reaktorovou nádobu. Dodala BeHo spol. s r.o.
• Radiační monitorovací systém – dodala firma VF a.s.
• Palivo – přivezeno z Finska z Aalto University.
• Demineralizační stanice – slouží k výrobě demineralizované vody. Dodala firma Watek s.r.o
• Ohřívací technologie – slouží k úpravě teploty demineralizované vody. Vyrobena pracovníky katedry jaderných reaktorů.
• Chladicí technologie  – slouží k úpravě teploty demineralizované vody. Dodala firma Chlazení Špaček, s.r.o. 

Využití

Podkritický reaktor VR-2 je velmi flexibilním zařízením, které nabízí řadu experimentálních a výukových příležitostí. Hlavní část aktivit tvoří výuka studentů jaderného inženýrství. Zařízení je využíváno v rámci výuky laboratorních úloh. Dále slouží k experimentům v rámci studentských bakalářských, magisterských a doktorských prací. Mimo výukové aktivity je využíváno také k realizaci výzkumných experimentů. 

Díky rozebíratelné konstrukci vnitřní vestavby je možné jednoduše měnit typ mříže (čtvercová vs. trojúhelníková) a její rozteč (optimální moderace vs. podmoderované a přemoderované uspořádání). Sofistikovaně řešené vodní hospodářství umožňuje v reaktoru zvyšovat (až do 50 °C) nebo snižovat (až do 4 °C) teplotu moderátoru a úroveň jeho hladiny. Vybrané vertikální kanály, resp. experimentální radiální kanály nabízí prostor pro instalaci dalšího experimentálního vybavení, např. detektorů neutronů, dalších neutronových zdrojů (AmBe, Cf-252 nebo generátor typu D-T) nebo oscilátoru reaktivity. 

Finance

Projekt výstavby nového školního reaktoru byl financován hlavně z Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání MŠMT – Modernizace velké výzkumné infrastruktury VR-1 – školní reaktor pro výzkumnou činnost CZ.02.1.01/0.0/18_046/0015833. Bez nákladů na palivo a času pracovníků katedry lze cenu výstavby odhadnout na přibližně 8 milionů korun, z čehož 6,6 milionu pokryl výše uvedený projekt.