Reaktor jądrowy Maria - jak działa? Przedstawiamy jego funkcje
Charakterystyka reaktora jądrowego Maria
Jest jedynym w Polsce działającym reaktorem jądrowym! Jego nazwa, jak łatwo można się domyślić, powstała na cześć Marii Skłodowskiej-Curie. Uruchomiono go w 1974 roku w Świerku, który obecnie jest dzielnicą Otwocka. Na regularną pracę urządzenie musiało poczekać do 1995 roku. Dopiero wtedy reaktor jądrowy Maria rozpoczął swoją działalność na dobre.
Jest to urządzenie badawcze, a więc nie wykorzystuje się go do wytwarzania energii dla zewnętrznych odbiorców. Tak naprawdę nie wykorzystuje się jej w komercjalny sposób nawet na terenie ośrodka. Jego moc nominalna wynosi 30 MW i wykorzystuje go Narodowe Centrum Badań Jądrowych. Naukowcy używają go przede wszystkim do różnorodnych badań fizycznych, celów szkoleniowych również w zakresie fizyki, neutronowej modyfikacji materiałów czy nawet do wykorzystania wiązek neutronów w celach medycznych.
Ciekawym aspektem jest to, że charakteryzuje się specyficzną konfiguracją rdzenia reaktora, co jest ważne dla badaczy, ponieważ pozwala im na bardzo elastyczne wykorzystywanie neutronów.
Do czego wykorzystuje się reaktor Maria?
Przedstawiany przez nas reaktor doświadczalno-produkcyjny jest wykorzystywany na szeroką skalę przez polskich naukowców. Umożliwia odkrywanie oraz testowanie wielu zależności. Przede wszystkim używa się go w takich celach jak:
- badania materiałowe i technologiczne,
- napromienianie materiałów tarczowych do produkcji radioizotopów,
- neutronowe domieszkowanie materiałów półprzewodnikowych,
- badania fizyczne oraz neutronograficzne.
Ponadto wykorzystuje się go także do neutronowej modyfikacji materiałów oraz wykorzystania wiązek neutronów w celach medycznych. Dodatkowo reaktor Maria jest świetnym nauczycielem, a więc powszechnie używa się go również w celach szkoleniowych w zakresie techniki reaktorowej oraz fizyki.
Historia powstania reaktora
Reaktory jądrowe i ich budowa jest dość skomplikowana. Jeżeli mowa o reaktorze Maria, to jego budowę rozpoczęto w 1970 roku. Stan krytyczny urządzenie osiągnęło w grudniu 1974 roku. Jest to wielozadaniowy reaktor, który wyróżnia się wysokim strumieniem neutronów. W założeniu miał on uzupełniać pracę reaktora EWA, który nie działa od lat 90'. W 1985 roku reaktor przeszedł gruntowną modernizację, w ramach której doszło m.in. do wymiany systemu sterowania, budowy osłony biologicznej stabilizatora ciśnienia, a także modernizacji zarówno klimatyzacji, jak i wentylacji. Ponadto technicy zajęli się również instalacją systemu obiegowej kontroli temperatury. Skupiono się też na poprawie chłodzenia paliwa.
Była to reakcja na awarię reaktora w Czarnobylu.
To właśnie wtedy w reaktorze zastosowano szereg nowoczesnych rozwiązań, które miały na celu wyeliminowanie konkretnych zdarzeń, a także minimalizację konsekwencji, jakie ewentualnie mogłyby wystąpić podczas awarii.
Reaktor Maria został uruchomiony ponownie w grudniu 1992 roku. Przeszedł procedurę rozruchu energetycznego i obecnie działa od 1993 roku. A co się stało z reaktorem Ewa? Został wyłączony z użytkowaniu w 1995 roku. Od tamtej pory Maria jest jedynym działającym reaktorem w naszym kraju.
Wraz z rosnącymi potrzebami naukowców, reaktor przechodzi ciągłe modyfikacje. Dużą uwagę poświęca się również poprawie jego bezpieczeństwa. Najważniejsze zmiany, jakie wystąpiły na przestrzeni lat, to wymiana eksploatowanego paliwa. Najpierw było wzbogacone 80% w izotop 235U, z kolei w 2000 roku wzbogacenie wynosiło 36%, a w 2012 rozpoczęły się testy nad paliwem poniżej 20%. W tym samym roku naukowcy zdecydowali się również na modernizację chłodni wentylatorowej.
Reaktor Maria ma zezwolenie na eksploatację do 2025 roku. Warto podkreślić, że fakt ciągłych modernizacji oraz unowocześniania maszyny sprawia, że będzie można go użytkować do 2053 roku.
Jak działa reaktor jądrowy?
W rdzeniu reaktora jądrowego powstaje promieniowanie jądrowe, a także ciepło. Działanie urządzenia polega na kontrolowanej oraz podtrzymującej się reakcji łańcuchowej. Jądra pierwiastków ciężkich rozszczepiają się na lżejsze. Neutron termiczny krąży z prędkością, która odpowiada 2m/s. Następnie łączy się z jądrem rozszczepialnej substancji, co czyni je niestabilnym. Jądro jest deformowane, a następnie rozpada się na dwa, które są stabilne. Na skutek tego procesu powstaje porcja energii oraz ciepła.
Normalny stan pracy reaktora jest nazywany krytycznym. To wtedy liczba neutronów, które powstają wewnątrz jest równa liczbie traconych, które są pochłaniane oraz uciekają.
