Systémové upozornění
Hlavní informace

Úvod

Školní reaktor VR-1 je lehkovodní jaderný reaktor nulového výkonu s obohaceným uranem. Konstrukce reaktoru odpovídá požadavkům na snadnou dostupnost aktivní zóny s ohledem na výuku studentů a výchovu kvalifikovaných pracovníků pro jadernou energetiku. Bazénové uspořádání reaktoru umožňuje jednoduchý a rychlý přístup k aktivní zóně, snadné zakládání a vyjímání různých experimentálních vzorků a detektorů, jednoduchou a bezpečnou manipulaci s palivovými články. Lehká voda, která slouží jako moderátor, reflektor a chladivo, navíc plní funkci biologického stínění, což umožňuje snadný přístup k aktivní zóně reaktoru a jejím součástem. Díky malému výkonu je pro odvod tepla uvolněného při štěpení uranu v aktivní zóně dostatečné přirozené proudění bez nutnosti použití čerpadla, které je však v aktivní zóně instalováno a zajišťuje lepší průtok vody mezi trubkami palivových článků. Reaktor je provozován při atmosférickém tlaku při teplotě cca 20°C (přesná teplota závisí na teplotě okolního prostředí).

Aktivní zóna

Aktivní zóna je sestavena na nosné desce s rozměrem 8×8 pozic ve čtvercové mříži. V současnosti je na reaktoru využíváno palivo typu IRT-4M s obohacením 19,7 % 235U. Počet palivových článků závisí na konfiguraci aktivní zóny a pohybuje se v rozmezí 15 - 20. Dále se v aktivní zóně nachází 5 až 7 regulačních tyčí a několik experimentálních kanálů. Při spouštění reaktoru je používán Am-Be neutronový zdroj, který zabezpečuje dostatečnou velikost signálů na výstupu z měřicích kanálů i v případě odstaveného reaktoru a umožňuje tak spolehlivou kontrolu výkonu v průběhu spouštění reaktoru. Zdroj je umístěn ve stínicím kontejneru pod reaktorovou nádobou a jeho pohyb je zajištěn pneumaticky. Zdroj je dále využíván při vybraných měřeních.

Těleso reaktoru

Těleso reaktoru VR-1 má tvar osmistěnu, vyrobeného ze stínicího betonu s přídavkem litiny a barytového kamene. V něm jsou umístěny dvě nádoby, označené H01 a H02. Obě nádoby jsou konstrukčně shodné, ale liší se způsobem využívání, s nímž souvisí také vybavení vnitřními částmi. První nádoba H01, reaktorová, je určena pro aktivní zónu, druhá nádoba H02 slouží jako manipulační. Povrchy nádob nejsou narušeny průchodkami, protože veškeré potrubí je vedeno vrchem. Výjimku představuje radiální a tangenciální kanál v nádobě H01. V hale je ještě třetí nádoba H03, která slouží pro skladování demineralizované vody přečerpané z nádoby H01 nebo H02. Toto uspořádání bylo zvoleno především z důvodů radiační bezpečnosti a usnadnění některých manipulací. Mezi vnitřní části reaktorové nádoby H01 patří zejména nosný systém aktivní zóny, rošty, nosný systém regulace, měřicí kanály, provozní a měřící potrubí. V reaktorové nádobě je i plošina, která umožňuje manipulace v aktivní zóně a jejím okolí při snížené hladině vody. Manipulační nádoba H02 je mimo jiné vybavena chránilištěm pro odkládání palivových článků nebo umožňuje například přípravu experimentů. V případě potřeby lze obě nádoby pomocí hradítka vodotěsně oddělit. To je výhodné zejména při prohlídkách a kontrolách jednotlivých nádob, případně i při větších úpravách aktivní zóny.

Řídicí systém reaktoru

Řízení reaktoru zajišťuje 5-7 absorpčních tyčí UR-70 s kadmiovým absorbátorem (kadmiový plech je navinutý na hliníkové vložce uvnitř nerezové tyče), které byly vyvinuty ve ŠKODA JS. Počet tyčí v aktivní zóně závisí na její konkrétní konfiguraci. Všechny tyče jsou konstrukčně shodné, ale jejich funkce je dána způsobem zapojení do ovládacího zařízení a jejich pozicí v AZ. Tyč lze zavěsit na nosný systém regulace nebo uložit do trubkovnic ve stínění reaktoru. Pohyb tyče zajišťuje krokový motor, u kterého lze definovat rychlost pohybu podle potřeb (maximální rychlost je omezena rychlostí zavádění kladné reaktivity do aktivní zóny). V případě bezpečnostního signálu dochází ke ztrátě napájení magnetů udržujících tyč v definované poloze a tyč padá vlastní váhou do aktivní zóny. Pád je brzděn hydraulickým tlumičem.

Provozní měření výkonu je zabezpečeno čtyřmi širokopásmovými nekompenzovanými štěpnými komorami RJ 1300. Nezávislá výkonová ochrana je tvořena čtyřmi pulzními bórovými detektory SNM-12, které jsou umístěny pod nádobou H01. Výstupní signály všech detektorů jsou zobrazovány na pultu operátora. Pro vyhodnocení jsou využívány vždy 3 detektory, čtvrtý je v záloze, a pro vyhodnocení signálů je použita logika 2/3.

Parametry reaktoru

Nominální tepelný výkon

 

1kW

krátkodobě (max. 72 h/ročně) 5 kW

Palivo

- typ

- palivová směs

- materiál pokrytí

- obohacení

- geometrie 

 

IRT-4M

Al+UO2

Al

19,7 % 235U

čtvercová

Moderátor

- teplota

H2O

20°C

Chlazení aktivní zóny

přirozená konvekce

Tlak

atmosférický

Reaktorové nádoby

- průměr

- výška

- tloušťka stěn

- tloušťka dna

- objem

- materiál

- materiál vnitřních částí

 

2300 mm

4720 mm

15 mm

20 mm

17 m3

08CH18N10T

hliník

Stínění reaktoru

- vertikální

- horizontální

 

cca 3000 mm H2O

cca 850 mm H2O + 950 mm zvlášť těžký beton s příměsí barytu

Ovládací zařízení

mikroprocesorový řídicí systém

Regulační systém

5 až 7 absorpčních tyčí UR-70 s kadmiovým absorbátorem

Provozní měření výkonu

4 širokopásmové nekompenzované štěpné komory RJ 1300

Nezávislá výkonová ochrana

4 pulzní bórové detektory SNM-12  

Hustota toku tepelných neutronů

1-2×109 n/cm2s

Neutronový zdroj

Am-Be, 185GBq, emisní četnost 1.1×107n/s