Školní reaktor VR-1 Vrabec Pojďte s námi na návštěvu! funguje v pražské Libni už téměř třicet let.
S kolegou Pavlem Dobrovským stojíme v malé šatně a posloucháme instrukce Ondřeje Nováka, který nás za chvíli uvede do místnosti s reaktorem. Bude to nebezpečné? Máme si prý sundat všechny kovové předměty, odložit mobilní telefony, obout si návleky na boty a obléct žluté pláště. Do náprsní kapsy pláště povinně připínáme dozimetr, abychom věděli, jakou dávku záření během návštěvy obdržíme. Ještě podepíšeme prohlášení, že vstupujeme na vlastní nebezpečí a šup do detektorového rámu. Všechno to působí velmi vážně a důležitě. Jestli tam nachytám nějakou tu radiaci, doma mě za to určitě nepochválí.
Dvě kádě
Vcházíme do malé několikaúrovňové haly a zastavujeme hned v mezipatře u zeleného zábradlí. Proti nám se tyčí červený blok reaktoru. Je docela maličký. Vystoupáme pár schodů a už stojíme nad dvěma kruhovými nádržemi s křišťálově čistou vodou. Nádrže jsou vyrobeny z nerezové oceli a mají hloubku 4,7 metru a průměr 2,3 metru. Na dně jedné z nich je takzvaná aktivní zóna, tedy samotný jaderný reaktor.
Pohled do hlubin
Čekali jsme nějakou uzavřenou pec odstíněnou olověnými pláty. Místo toho hledíme skrz čtyřmetrový sloupec čisté vody přímo na místo, kde obvykle jaderná reakce probíhá. Sice to není právě v tuto chvíli, protože reaktor je během naší návštěvy v odstávce, ale i když je v plném provozu, kolem nádrží bezpečně pracují lidé, aniž by jim radiace ublížila.
Vyrobeno v Česku
Nádrže mají shodnou velikost a mohou být mezi sebou propojeny. Stačí vytáhnout dělicí přepážku. Aktivní zóna, kde probíhá jaderná reakce, je pouze v jedné z nádrží. Ta druhá je servisní a obsah aktivní zóny (palivo) se do ní přesouvá pouze během odstávky, kdy je potřeba provádět přímo v hlavní nádobě servisní činnost. Nerezové nádrže jsou obestavěny betonovou stěnou. Celá konstrukce je ryze česká.
Malý, ale uranový
Jde o takzvaný lehkovodní jaderný reaktor nulového výkonu s obohaceným uranem. Extrémně čistá voda v nádrži reaktor chladí a zajišťuje udržení vlastní jaderné reakce. V neposlední řadě také odstiňuje radiaci a tím chrání obsluhu nad hladinou nádrží. Reaktor má velmi malý tepelný výkon, pouze 100 W, takže to rozhodně není žádná elektrárna. Jaderná reakce se tu aktivuje především pro výukové potřeby. A právě díky malému výkonu stačí aktivní zónu chladit přirozeným prouděním vody. Jde o speciálně čištěnou destilovanou vodu s pokojovou teplotou zhruba 20 °C.
Řízené štěpení
Aktivní zóna reaktoru je usazena na nosné desce rozdělené na 8 ? 8 čtvercových polí. Jaderným palivem je obohacený uran. Přesněji jde o palivo IRT-4M s obohacením 19,7 % 235U. To je uloženo na dně nádoby v aktivní zóně. Podle potřeby je aktivní zóna složena z 15 až 20 palivových článků, několik regulačních tyčí a experimentálního vybavení. V porovnání s jadernou elektrárnou jde o velmi malé množství paliva, které generuje jen nízký výkon. Ovšem kdyby se palivové články nacházely v aktivní zóně bez regulátorů, došlo by k neřízené jaderné reakci. Z toho důvodu jsou do aktivní zóny shora vsunuty regulační kadmi ové tyče. Kadmium jadernou reakci tlumí. Pokud je ho v aktivní zóně pří liš, k jadernému štěpení vůbec nedojde. Čím méně ho v aktivní zóně je, tím více se štěpení rozbíhá. Jadernou reakci lze tedy regulovat jednoduše tím, kolik kadmia do aktivní zóny s palivovými články s obohaceným uranem zasunete.
Tyče nahoru a dolů
V reaktoru VR-1 je celkem sedm kadmiových tyčí a všechny jsou naprosto shodné, přesto mají různou funkci. Tři tyče jsou bezpečnostní, dvě jsou regulační a dvě experimentální. Před spuštěním jaderné reakce se všechny tři bezpečnostní tyče vysunou z aktivní zóny. Slouží pouze jako pojistka, kdyby se z nějakého důvodu musel rychle odstavit reaktor. V takovém případě by automaticky vlastní vahou spadly do aktivní zóny a jaderné štěpení by okamžitě zastavily. Obě experimentální tyče naopak v aktivní zóně zůstávají částečně zasunuty. Jejich smyslem je kompenzovat vliv experimentálního vybavení na provoz reaktoru. Nevíce v provozu jsou tedy dvě regulační tyče. S těmi obsluha reaktoru posouvá nahoru nebo dolů a tím reguluje jadernou reakci uvnitř aktivní zóny. Princip je vlastně docela jednoduchý. Ovšem sama regulace atomového štěpení vyžaduje hluboké znalosti jaderné fyziky. Každé změně umístění palivových článků v aktivní zóně předcházejí důkladné výpočty.
Tři desetiletí
VR-1 Vrabec slouží především k výuce jaderných inženýrů, a to hlavně v České republice. Samotný reaktor je ale do značné míry unikátní. Proto jej navštěvují studenti jaderné fyziky z celého světa. Stojí na půdě Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské Českého vysokého učení technického v Praze. Byl postaven během 80. let minulého století a do provozu byl uveden v prosince 1990, tedy před 29 lety. Reaktor ale neslouží pouze k výuce a výcviku studentů a jaderných inženýrů, ale také k vědeckému výzkumu. Má rovněž řadu praktických využití, například se zde provádí kalibrace přístrojů pro hasiče nebo atomová analýza materiálů, třeba pro archeologický výzkum.
Celý článek najdete v časopise ABC ze dne 5.11.2019 na straně 42 až 44.
Zdroj: ABC, Zdeněk Ležák
