Reaktor VR-2

Reaktor VR-2 je nové jaderné zařízení budované na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze. Jedná se 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 si kompletně zajišťuje sama Fakulta jaderná fyzikálně inženýrská ČVUT v Praze, tj. vypracovává dokumentaci pro SÚJB i zpracovává technickou dokumentaci pro dodávku a výrobu komponent reaktoru. Významnou roli zde hraje i řada kateder z ostatních fakult ČVUT v Praze, které v rámci svých odborností poskytují neocenitelnou zpětnou vazbu. Jednotlivé komponenty jsou 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) bude umístěno v reaktorové nádobě nebo ve skladovací nádobě. Skladovací nádoba bude umístěna v blízkosti reaktorové nádoby. V inventáři reaktoru bude několik košů, které se budou lišit typem a roztečí mříže.

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

Aktivní zóna bude obsahovat 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 bude lehká voda. Konfigurace aktivní zóny bude za jakýchkoliv podmínek podkritická, takže k udržení štěpné reakce bude nutný externí neutronový zdroj. Externí neutronový zdroj bude 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. Dodává ŠKODA JS a.s. ve spolupráci s dataPartner s.r.o.
• Reaktorová nádoba a radiální kanály – uvnitř reaktorové nádoby bude umístěno palivo během provozu. Dodává skupina Witkowitz – VÍTKOVICE ENERGETICKÉ STROJÍRENSTVÍ a.s.
• Skladovací nádoba – slouží k uložení a vysoušení vnitřního koše s palivem. Dodává skupina Witkowitz – VÍTKOVICE ENERGETICKÉ STROJÍRENSTVÍ a.s.
• Zásobní nádrž vodního hospodářství – slouží k uložení demineralizované vody mimo reaktorovou nádobu. Dodává BeHo spol. s r.o.
• Radiační monitorovací systém – dodává firma VF a.s.
• Palivo – přivezeno z Finska z Aalto University.
• Demineralizační stanice – slouží k výrobě demineralizované vody. Dodavá 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. Dodává firma Chlazení Špaček, s.r.o. 

Využití

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

Díky rozebíratelné konstrukci vnitřní vestavby bude možné jednoduše měnit typ mříže (čtvercová vs. trojúhelníková) a její rozteč (optimální moderace vs. podmoderované a přemoderované uspořádání). Sofistikovaně řešené vodní hospodářství umožní 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 nabídnou 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.