Niedawno pisaliśmy, że jedyny działający obecnie reaktor jądrowy w Polsce ma nietypową konstrukcję. Dzisiaj powiemy znacznie więcej na ten temat. Reaktory badawcze do których zalicza się MARIA różnią się znacząco od tych, jakie znamy z elektrowni jądrowych. Reaktory energetyczne mają na celu wyłącznie podgrzewanie wody, która w dalszej kolejności służy do wytworzenia pary, która napędzi turbogeneratory i w efekcie da energię elektryczną. W przeciwieństwie do nich jednostki badawcze mają przede wszystkim wytwarzać duże ilości neutronów, które służą do napromieniania próbek i prowadzenia eksperymentów. Z tego powodu rdzeń reaktora MARIA nie znajduje się w hermetycznie zamkniętym zbiorniku, lecz stoi na dnie betonowego basenu wypełnionego wodą. Gruba warstwa wody wystarcza, by osłonić obsługę przed promieniowaniem, dzięki czemu stojąc bezpośrednio nad pracującym reaktorem nie zauważymy wzrostu wskazań na liczniku Geigera. Co więcej, dzięki temu, że rdzeń nie jest niczym zasłonięty, to możliwy jest swobodny dostęp do jego wnętrza. Dzięki temu obsługa może swobodnie wyjmować elementy reaktora a następnie składać w innych ułożeniach niczym wielkie jądrowe klocki LEGO. Jest to jedna z cech wyróżniająca reaktor spod warszawy i jest bardzo często wykorzystywana. Najrzadziej co kilka tygodni pracownicy przebudowują reaktor zmieniając ułożenie paliwa, czy wkładając do niego różnego rodzaju próbki i sondy. No właśnie… wkładając próbki. Najważniejszym zadaniem MARII jest napromienianie tzw. „materiałów tarczowych”, czyli wszelkiego rodzaju próbek. Są one bardzo zróżnicowane. Może być to Tellur, który po napromienianiu zmieni się w Jod-131 wykorzystywany w leczeniu tarczycy, mogą być to topazy czy diamenty, które po napromienianiu zmienią kolor by robić furorę na witrynach jubilerów, czy próbki stali czy betonu, który ma być użyty przy budowie elektrowni. Wszelkie tego typu próbki mogą być wkładane na dwa sposoby: pocztą hydrauliczną (zazwyczaj dotyczy to próbek, które przebywają tam zaledwie kilkadziesiąt minut), a mogą być wkładane ręcznie do wnętrza reaktora i przebywać tam tygodnie a nawet lata. Zazwyczaj wtedy tego typu próbki, które wymagają długiego napromieniowywania są umieszczane w koszach ustawionych z boku rdzenia. Co ciekawe jeszcze parę lat temu niektóre próbki były opuszczane do wnętrza reaktora na sznurku. Aby ułatwić tego typu operację na szczycie rdzenia znajdują się lejki, które miały ułatwić wsunięcie się opuszczanej próbki. Obecnie praktyka ta nie jest stosowana, ponieważ sznurek również może ulec napromienianiu, a na dodatek nasiąka wodą z basenu reaktora. Gdybyśmy się przyjrzeli reaktorowi od boku zauważylibyśmy, że ma on kształt ośmiokąta rozszerzającego się do góry (dosłownie przypomina pudełka znane z restauracji szybkiej obsługi). Jest to spowodowane dość prozaicznym faktem. Aby dokładnie kontrolować pracę reaktora zdecydowano, że każdy z prętów paliwowych będzie chłodzony oddzielnie. W tym celu do każdego z nich musi być doprowadzona oddzielna instalacja zaopatrująca w wodę chłodzącą. Tak jak pręty paliwowe muszą być gęsto upakowane, tak cały złożony system rur doprowadzających wodę potrzebuje dość dużo miejsca. Z tego powodu zdecydowano, żeby reaktor się stopniowo rozszerzał, a tym samym by powstało więcej przestrzeni na podłączenie wszystkich rur. Sam rdzeń jest wykonany z bloków grafitowych (i berylowych ) umieszczonych w aluminiowym koszu. Zaś nad reaktorem wisi zespół automatyki z serwomechanizmami kontrolującymi opuszczanie i podnoszenie prętów kontrolnych. W przypadku nieprawidłowej pracy lub zwyczajnego wygaszenia reaktora pręty berylowe opadają grawitacyjnie do wnętrza rdzenia powodując momentalne przerwanie reakcji łańcuchowej. Tylko tyle i aż tyle. Od rdzenia na zewnątrz prowadzi również 8 poziomych kanałów neutronowych. Służą one do wyprowadzenia wąskiej wiązki neutronów, która może zostać wykorzystana w różnego rodzaju eksperymentach. Jest to niezwykle istotne, ponieważ promieniowanie neutronowe występuje właściwie wyłącznie wewnątrz reaktorów jądrowych i trudno je wytworzyć do badań w inny sposób. Oczywiście, sam rdzeń to tylko element całego bloku reaktora. Z tego powodu przyjrzyjmy się szerzej otaczającej go infrastrukturze. Basen składa się z dwóch części. Głębszej, w której znajduje się reaktor, jak również oddzielonej śluzą płytszej, w której jest przechowywane wypalone paliwo jądrowe. Z tego powodu gdy trzeba wyjąć zużyty pręt paliwowy, to technik może 7 metrowym kluczem wykręcić go z rdzenia, a następnie przenieść pod wodą do drugiej części basenu, gdzie zostaje on odłożony na długie lata. Jednak niekiedy następuje potrzeba aby wyjąć szczególnie radioaktywną próbkę lub aby wywieźć zużyte paliwo. Do tego służą tzw. komory gorące i są tam takie 3. Największa i najpotężniejsza z nich znajduje się bezpośrednio nad krawędzią basenu. Dzięki temu najbardziej radioaktywne przedmioty (np. paliwo) jest wyjmowane z wody bezpośrednio do komory gorącej, w której za pomocą manipulatorów można przepakować je do bezpiecznych pojemników. Dla mniej radioaktywnych, a za to produkowanych na skalę masową pojemników zawierających radiofarmaceutyki przewidziano dwie mniejsze komory gorące oraz pocztę pneumatyczną, która transportuje pojemniki do rdzenia i z powrotem do komory gorącej. Dostęp do wnętrza komór jest trudny i jeśli wszystko działa prawidłowo to próbki są z nich wywożone na specjalnym zdalnie sterowanym wózku. Gdybyśmy rozejrzeli się po hali reaktora zauważylibyśmy jeszcze kilka ciekawych elementów. Na jej szczycie znajduje się potężna suwnica. Służy ona do przenoszenia najcięższych elementów np. kilku tonowych pokryw komór gorących, czy osłon które umieszcza się nad basenem w trakcie pracy reaktora. Osłony te nie mają chronić przed promieniowaniem, lecz przed wpadnięciem do basenu. Z tego powodu też na hali reaktora znajdziemy koło ratunkowe które ma pomóc osobom, które mogą nie umieć pływać (w przypadku MARII nigdy nie doszło do takiego wypadku, lecz w Czechach raz zdarzyło się że przedstawiciel dozoru jądrowego wpadł do basenu reaktora – oczywiście ucierpiała jedynie duma inspektora). W przeszłości suwnica służyła również do opuszczania do wnętrza basenu ciężkiego źródła promieniowania neutronowego, które miało pomóc w uruchomieniu reaktora. Rzeczą na którą często zwracają uwagę wycieczki szkolne jest dość leciwy i chaotyczny wygląd hali. Niewątpliwie widoczne są dziesiątki rur i kabli pnących się po wszystkich ścianach. Jednak ich istnienie w tej formie jest bardzo dobrze przemyślane. Każda rzecz znajdująca się w hali reaktora potencjalnie mogła zostać skażona. Z tego powodu demontaż starych kabli bądź aparatury wymagałby bardzo skomplikowanych procedur prawnych i bezpieczeństwa. Zatem łatwiej zaczekać do czasu ostatecznego wyłączenia reaktora, gdy możliwe będzie zdemontowanie wszystkiego na raz. Dodatkowo w przemyśle jądrowym każdy element musi być zwielokrotniony aby zagwarantować, że w razie awarii wszystko zadziała poprawnie. Co więcej rozwiązania bezprzewodowe i cyfrowe częściej ulegają awarii niż prymitywne systemy analogowe, prądowo-napięciowe. Z tego powodu każdego roku na hali pojawiają się kolejne kable, które stopniowo zasłaniają każdy dostępny kawałek ściany. Tekst: Mateusz Stecki dla Napromieniowani.pl *na zdjęciu głównym: Basen reaktora a konkretnie jego część zwana basenem przechowawczym wypalonego paliwa. 1. Na przodzie widać wrota śluzy oddzielające dwie części basenu (mogą być w nich różne poziomy wody). 2. Sterczące nad wodę rury to tzw. REPy czyli Ruchome elementy paliwowe. Są pozostałością idei zwiększania mocy reaktora poprzez wprowadzanie większej ilości paliwa do reaktora. Nigdy w ten sposób nie zostały użyte bo zostało to uznane za zbyt niebezpieczne. 3. Lewa górna część zdjęcia to komory gorące. Tam za pomocą manipulatorów odbywa się przepakowywanie próbek oraz cięcie prętów paliwowych celem ich wywiezienia. Widoczne wizjery mają ponad metr grubości szkła ołowiowego. Przed nim stoi jeżdżący most który pozwala na swobodne poruszanie się nad basenem reaktora. Jest to przydatne ponieważ wszystkie elementy reaktora przenosi się ręcznie za pomocą narzędzi na 7 metrowym kiju. Więc możliwość jeżdżenia nad basenem bardzo ułatwia pracę. 4. Wielki betonowy blok z prawej strony zdjęcia to korek zamykający małe dolne komory izotopowe. Akurat był wyjęty celem wyczyszczenia komory. Obok wisi koło ratunkowe, na wypadek gdyby ktoś kiedyś wpadł do basenu. Z tego powodu zazwyczaj basen jest zasłonięty stalowymi płytami. Za betonowym blokiem wiszą szmaty. Wiszą ponieważ ktoś je tam powiesił. ciekawostką jest to że przestaną wisieć dopiero gdy je ktoś zdejmie.  Basen reaktora a konkretnie jego część zwana basenem przechowawczym wypalonego paliwa. 1. Na przodzie widać wrota śluzy oddzielające dwie części basenu (mogą być w nich różne poziomy wody). 2. Sterczące nad wodę rury to tzw. REPy czyli Ruchome elementy paliwowe. Są pozostałością idei zwiększania mocy reaktora poprzez wprowadzanie większej ilości paliwa do reaktora. Nigdy w ten sposób nie zostały użyte bo zostało to uznane za zbyt niebezpieczne. 3. Lewa górna część zdjęcia to komory gorące. Tam za pomocą manipulatorów odbywa się przepakowywanie próbek oraz cięcie prętów paliwowych celem ich wywiezienia. Widoczne wizjery mają ponad metr grubości szkła ołowiowego. Przed nim stoi jeżdżący most który pozwala na swobodne poruszanie się nad basenem reaktora. Jest to przydatne ponieważ wszystkie elementy reaktora przenosi się ręcznie za pomocą narzędzi na 7 metrowym kiju. Więc możliwość jeżdżenia nad basenem bardzo ułatwia pracę. 4. Wielki betonowy blok z prawej strony zdjęcia to korek zamykający małe dolne komory izotopowe. Akurat był wyjęty celem wyczyszczenia komory. Obok wisi koło ratunkowe, na wypadek gdyby ktoś kiedyś wpadł do basenu. Z tego powodu zazwyczaj basen jest zasłonięty stalowymi płytami. Za betonowym blokiem wiszą szmaty. Wiszą ponieważ ktoś je tam powiesił. ciekawostką jest to że przestaną wisieć dopiero gdy je ktoś zdejmie.   #napromieniowani #ciekawostki #fizyka #gruparatowaniapoziomu #promieniowanie #radioaktywnosc

723 plusy