Výzkumný reaktor

Výzkumné reaktory jsou jaderné reaktory , které slouží především jako zdroj neutronů . Jsou také označovány jako neenergetické reaktory , na rozdíl od energetických reaktorů, které se používají k výrobě elektřiny , tepla nebo jako lodní elektrárny .

Účel

Neutrony produkované výzkumným reaktorem se používají pro nedestruktivní testování, analýzu a testování materiálů , výrobu radioizotopů , vědecký výzkum a vzdělávací účely. Výzkumné reaktory, které produkují radioizotopy pro lékařské nebo průmyslové použití, jsou někdy označovány jako izotopové reaktory .

Technické aspekty

Výzkumné reaktory jsou jednodušší než energetické reaktory a pracují při nižších teplotách. Potřebují mnohem méně paliva a jak se palivo používá, vzniká mnohem méně štěpných produktů. Na druhé straně, jejich palivo vyžaduje více vysoce obohacený uran , typicky až 20 % U-235 , ačkoli někteří používají 93 % U-235. Obohacení menší než 20 % se obecně nepovažuje za použitelné v jaderné zbrani, 93 % se běžně označuje jako „třída zbraní“. Mají také velmi vysoký měrný výkon v jádře, což vyžaduje některé konstrukční prvky. Stejně jako v energetických reaktorech potřebuje aktivní zóna chlazení, čehož se obvykle dosahuje přirozenou nebo nucenou konvekcí s vodou. Pro snížení rychlosti neutronů na optimální úroveň z hlediska obohacení jádry U-235 je také vyžadován moderátor . Protože produkce neutronů je hlavní funkcí těchto reaktorů, většina z nich má neutronové reflektory, které snižují ztráty neutronů z aktivní zóny.

Přechod na nízko obohacený uran

Mezinárodní agentura pro atomovou energii a Ministerstvo energetiky USA zahájily v roce 1978 program na vývoj prostředků pro přeměnu výzkumných reaktorů z vysoce obohaceného uranu (HEU) na nízko obohacený uran (LEU) na podporu jejich politiky nešíření. [1] [2] Do té doby USA dodaly výzkumné reaktory a vysoce obohacený uran do 41 zemí v rámci svého programu Atoms for Peace . V roce 2004 prodloužilo americké ministerstvo energetiky svůj program pro příjem vyhořelého jaderného paliva ze zahraničních výzkumných reaktorů až do roku 2019. [3]

Od roku 2016 zpráva Národní akademie věd, inženýrství a medicíny dospěla k závěru, že konverze všech výzkumných reaktorů na LEU nemůže být dokončena nejdříve v roce 2035. Částečně je to proto, že vývoj spolehlivého paliva pro výzkumné reaktory s nízkým obohacením a vysokým tokem, které neselže kvůli bobtnání, je pomalejší, než se očekávalo. [4] K roku 2020 zbývá 72 výzkumných reaktorů HEU. [5]

Návrháři a konstruktéři

Přestože v 50., 60. a 70. letech existovala řada společností specializujících se na návrh a konstrukci výzkumných reaktorů, aktivita na tomto trhu následně upadala a mnoho společností trh opustilo.

Dnes se trh zkonsolidoval do několika společností, které koncentrují klíčové projekty po celém světě.

Poslední mezinárodní výběrové řízení (1999) týkající se výzkumných reaktorů bylo organizováno organizací ANSTO (Australian Nuclear Science and Technology Organization) na návrh, konstrukci a uvedení reaktoru OPAL do provozu . Předběžně se kvalifikovaly čtyři společnosti: AECL (Atomic Energy of Canada Limited) , INVAP , Siemens a Technicatom . Zakázku získala společnost INVAP, která reaktor postavila. V posledních letech se AECL z tohoto trhu stáhla a aktivity společností Siemens a Technicatom byly sloučeny do AREVA .

Třídy výzkumných reaktorů

Výzkumná centra

Kompletní seznam lze nalézt v Seznamu jaderných výzkumných reaktorů .

Výzkumná centra provozující reaktory:

název Země Město instituce Napájení Počáteční datum
Reaktor BR2 Belgie Mol Belgické centrum jaderného výzkumu SCK•CEN 100 MW
Budapešťský výzkumný reaktor [6] Maďarsko Budapešť Centrum Maďarské akademie věd pro energetický výzkum 5 MW [6] 1959 [6]
Výukový reaktor Technické univerzity v Budapešti [7] Maďarsko Budapešť Budapešťská technická a ekonomická univerzita 100 kW 1969
ILL High Flux Reactor Francie Grenoble Institut Laue-Langevin 63 MW [8]
RA-6 Argentina San Carlos de Bariloche Balseiro Institute / Bariloche Atomic Center 1 MW [9] 1982 [9]
ZED-2 Kanada Deep River , Ontario Laboratoře Chalk River Laboratories AECL 200 W [10] 1960
Jaderný reaktor McMaster Kanada Hamilton , Ontario McMaster University 5 MW 1959
Národní výzkumný univerzální reaktor Kanada Deep River , Ontario Laboratoře Chalk River Laboratories AECL 135 MW 1957
petten jaderné reaktory Holandsko Petten Nizozemská skupina pro jaderný výzkum a poradenství, [11] Společné výzkumné středisko EU 30 kW a 60 MW 1960
ORPHEE Francie Saclay Laboratoř Leon Brillouin 14 MW 1980
FRM II Německo Garching Technische Universität München 20 MW 2004
HOR Holandsko Delft Reactor Institute Delft, Delft University of Technology 2 MW
BERII Německo Berlín Helmholtz-Zentrum Berlín 10 MW
Mainz Německo Mainz Universität Mainz, Institut für Kernchemie 100 kW [12]
Triga Mark II [13] Rakousko Žíla Technická univerzita Vídeň, TU Wien, Atominstitut 250 kW 1962 [13]
IRT-2000 Bulharsko Sofie Bulharská akademie věd 2 MW
OPÁL Austrálie Lucas Heights, Nový Jižní Wales Australská organizace pro jadernou vědu a technologii 20 MW 2006
IEA-R1 Brazílie Sao Paulo Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares (IPEN) 3,5 MW 1957
IRT-2000 [14] Rusko Moskva Moskevský institut inženýrské fyziky 2,5 MW [14] 1967 [14]
SAFARI-1 Jižní Afrika Pelindaba NECSA 20 MW [15] 1965 [15]
HANARO Jižní Korea Daejeon Korejský institut pro výzkum atomové energie (KAERI) 30 MW [16] 1995 [16]
LVR-15 čeština Řež Ústav jaderného výzkumu 10 MW [17] 1995 [17]
Program reaktoru státní univerzity v Severní Karolíně USA Raleigh , Sev. Caroline Státní univerzita v Severní Karolíně 1 MW [18] 1953 [18]
HFIR USA Oak Ridge , Tennessee Národní laboratoř Oak Ridge
ATR USA Idaho Národní laboratoř v Idahu 250 MW [19]
Výzkumný reaktor University of Missouri USA Columbia , Missouri University of Missouri 10 MW 1966
Školicí reaktor Marylandské univerzity USA College Park , Maryland University of Maryland 250 kW [20] 1970 [20]
Reaktor Washingtonské státní univerzity USA Pullman , Washington Washingtonská státní univerzita 1 MW [21]
KROKUS Švýcarsko Lausanne Ecole polytechnique federale de Lausanne
Maria Polsko Świerk - Otwock Národní centrum pro jaderný výzkum 30 MW 1974
TRIGA Mark II USA Irvine , Kalifornie Kalifornská univerzita, Irvine
Reaktor ITU krocan Istanbul Technická univerzita v Istanbulu
ETRR-1 Egypt Inshas Centrum jaderného výzkumu 2 MW 1961
ETRR-2 Egypt Inshas Centrum jaderného výzkumu 22 MW 1997
GHARR-1 [22] Ghana Accra Národní ústav jaderného výzkumu Ghanské komise pro atomovou energii 30 kW

Vyřazené výzkumné reaktory:

název Země Město instituce Napájení Počáteční datum Datum zastavení Vyřazeno z provozu
ASTRA Rakousko Seibersdorf 10 MW 1960 1999
CHOŤ Spojené království Ascot Imperial College 100 kW
reaktor JASON Velká Británie Greenwich Royal Naval College 10 kW 1962 1996
MOATA Austrálie Lucas Heights 100 kW 1961 1995
HIFAR Austrálie Lucas Heights 1958 2007
HTGR (Pin-in-Block Design) Velká Británie Winfrith, Dorset , Mezinárodní agentura pro atomovou energii 20 MWt 1964 1976 července 2005 [23]
DIDO Velká Británie Harwell Ústav pro výzkum atomové energie 10-26 MW 1956 1990
Demonstrace jaderné energie Kanada Deep River , Ontario Závod Rolphton společnosti AECL 20 MW 1961 1987
NRX Kanada Deep River , Ontario Laboratoře Chalk River Laboratories AECL 1952 1992
Reaktor PLUTO Velká Británie Harwell , Oxfordshire Ústav pro výzkum atomové energie 10-26 MW 1957 1990
Pool Test Reactor Kanada Deep River , Ontario Laboratoře Chalk River Laboratories AECL 10 kW 1957 1990
WR-1 Kanada Pinawa, Manitoba Laboratoře Whiteshell společnosti AECL 60 MW 1965 1985
ZEEP Kanada Deep River , Ontario Laboratoře Chalk River Laboratories AECL 1945 1973
Více Hall Annex USA Seattle University of Washington 100 kW 1961 1988
Reaktor Ewa Polsko Świerk - Otwock Ústav jaderné energetiky POLATOM 10 MW 1958 1995
JEDLE 1 Finsko Espoo Technická univerzita v Helsinkách ,

později VTT Centrum technického výzkumu Finska 		250 kW [24] 1962 [24] 2015 [25]
RV-1 Venezuela Caracas Venezuelský institut pro vědecký výzkum 3 MW 1960 1994

Poznámky

  1. ↑ CRP o konverzi miniaturních výzkumných reaktorů se zdrojem neutronů (MNSR) na nízko obohacený uran (LEU) . Technologie jaderného palivového cyklu a odpadu . Mezinárodní agentura pro atomovou energii (13. ledna 2014). Staženo: 25. října 2015.
  2. ↑ Snížené obohacení pro výzkumné a testovací reaktory . Národní úřad pro jadernou bezpečnost. Archivováno z originálu 29. října 2004.
  3. ↑ Přijetí vyhořelého jaderného paliva v americkém zahraničním výzkumném reaktoru . Národní úřad pro jadernou bezpečnost. Archivováno z originálu 22. září 2006.
  4. ↑ Cho . Zbavení výzkumných reaktorů vysoce obohaceného uranu bude trvat o desetiletí déle, než se předpokládalo , Science  (28. ledna 2016). Staženo 13. dubna 2020.
  5. ↑ MAAE zdůrazňuje práci na přeměně výzkumných reaktorů , World Nuclear News (24. února 2020). Staženo 13. dubna 2020.
  6. ↑ 1 2 3 Budapešťský výzkumný reaktor | Budapest Neutron Center ...pro výzkum, vědu a inovace!  (anglicky) . www.bnc.hu _ Datum přístupu: 15. února 2018.
  7. ↑ Ústav pro jadernou technologii  . reak.bme.hu . Datum přístupu: 11. září 2019.
  8. ↑ Jaderné reaktory . pd.chem.ucl.ac.uk. _ Datum přístupu: 15. února 2018.
  9. ↑ 1 2 RA-6 de Argentina (es-es). Staženo 15. února 2018.
  10. ↑ Výzkumné reaktory – Canadian Nuclear Association  , Canadian Nuclear Association . Staženo 15. února 2018.
  11. ↑ Reaktor s vysokým tokem – Evropská  komise . ec.europa.eu (13. února 2013). Datum přístupu: 15. února 2018.
  12. ↑ Mohuč. Reaktor  (německy) . www.kernchemie.uni-mainz.de _ Datum přístupu: 15. února 2018.
  13. ↑ 12 ATI : Reaktor . ati.tuwien.ac.at . Datum přístupu: 15. února 2018. 
  14. ↑ 1 2 3 Reaktor | National Research Nuclear University MEPhI  (anglicky) . eng.mephi.ru _ Datum přístupu: 15. února 2018.
  15. ↑ 1 2 SAFARI   - 1 . www.necsa.co.za _ Datum přístupu: 15. února 2018.
  16. ↑ 1 2 High-Flux Advanced Neutron Application Reactor (HANARO) | Vybavení | NTI . www.nti.org . Datum přístupu: 15. února 2018.
  17. ↑ 1 2 Výzkumný reaktor LVR-15 | Centrum výzkumu Řež  (anglicky)  ? . cvrez.cz _ Datum přístupu: 15. února 2018.
  18. ↑ 1 2 Historie - Program  jaderných reaktorů , Program jaderných reaktorů . Staženo 17. července 2018.
  19. ↑ ATR Factsheet (PDF). Národní laboratoř v Idahu. Získáno 28. února 2008. Archivováno z originálu 3. července 2008.
  20. ↑ 1 2 Výcvikový reaktor Marylandské univerzity (MUTR) | 250 kW TRIGA reaktor | Radiační zařízení University of Maryland . záření.umd.edu/ . Staženo: 11. června 2018.
  21. ↑ Centrum jaderných věd Washington State University  . nsc.wsu.edu . Datum přístupu: 6. srpna 2019.
  22. ↑ Databáze výzkumných reaktorů – GHARR-1 . Mezinárodní agentura pro atomovou energii . Datum přístupu: 15. února 2018.
  23. ↑ Archivovaná kopie . www.nda.gov.uk. _ Získáno 12. ledna 2022. Archivováno z originálu dne 6. října 2012.
  24. ↑ 12 Karlsen ; Vilkamo, starý jaderný výzkumný reaktor Olli Finland, který bude vyřazen z provozu – Nové centrum pro jadernou bezpečnost ve výstavbě . VTT Impuls (14. prosince 2016). Datum přístupu: 22. února 2018.
  25. ↑ Databáze výzkumných reaktorů . Mezinárodní agentura pro atomovou energii. Datum přístupu: 22. února 2018.

Externí odkazy