Oblasti výzkumu

Výzkum na katedře jaderných reaktorů je významně spojen s reaktorem VR-1 a přilehlými laboratořemi. Pro vědeckou činnost jsou využívány také výkonné počítače a výpočetní kódy, kterými katedra disponuje.

KJR se věnuje reaktorové a neutronové fyzice, bezpečnosti jaderných zařízení nebo výpočetním nástrojům pro analýzu současných jaderných reaktorů. Katedra se zabývá i pokročilými jadernými reaktory, jadernými palivovými cykly a vyhořelým palivem. Pozornost je také věnována termohydraulice reaktorů a termomechanice jaderného paliva. V následujících textech naleznete výběr toho nejzajímavějšího, čemu se výzkumníci a studenti věnují.

Pokročilá jaderná paliva

Jak zvýšit efektivitu provozu reaktoru a zajistit bezpečnější provoz? Nejhorší scénáře nehod reaktoru jsou spojeny s poškozením (roztavením) jaderného paliva. Existují dvě cesty jak odolnost paliva zvýšit. Jednou z cest je nanášení speciálních ochranných vrstev na pokrytí palivového proutku (něco jako nátěr). Studují se např. materiály na bázi chromu, niklu nebo diamantů. Druhou cestou je změna chemické struktury uranu, z nejčastěji používaného oxidu UO2 na jinou chemickou sloučeninu, např. karbidy, nitridy a další. Díky tomu bude možné palivo provozovat v reaktoru delší dobu a vylepší se jeho parametry.

Ověřování a vylepšování výpočetních kódů

Zda výpočetní kód při použití aktuálních vstupních dat dává správné výsledky je možné zjistit srovnáním s výsledky experimentů. Výzkumné reaktory a speciálně školní reaktor VR-1 a budoucí reaktor VR-2 jsou ideálními zařízeními, kde lze srovnávací experimenty provádět. Výhodou reaktoru VR-1 je jeho nízký výkon, což znamená, že výsledky nejsou ovlivňovány teplotními změnami a vyhořením paliva. Srovnáním výpočtu s experimentem lze navrhnout vylepšení vstupních dat pro výpočty.

Nové stínící materiály

Je možné využít průmyslové odpady k ochraně před zářením? Ke stínění záření se používají nově vyráběné materiály jako plast, beton, olovo a další. Stínění lze ale vytvořit i z odpadních materiálů. Například smícháním odpadních plastů se sklem, popílkem a dalšími odpady. Zkoumá se jak je správně namíchat, aby měli požadovanou stínící schopnost. Testování různých směsi probíhá na reaktoru a v přilehlých laboratořích.

Neutronová radiografie

Jak studovat vnitřní strukturu komplexních výrobků a materiálů? Podobně jako rentgen, neutronová radiografie umožňuje nedestruktivní zkoumání vnitřní struktury předmětu. Jiný druh záření (neutrony místo rentgenovských fotonů) umožňuje vidět jiné materiály, protože neutrony interagují s materiálem jinak než fotony. Na reaktoru rozvíjíme metody radiografie s relativně malým tokem neutronů.

Použité palivo a hlubinné úložiště

Pro správný návrh a provoz hlubinného úložiště je nezbytné znát charakteristiky paliva, které se bude v úložišti skladovat. Projekt hlubinného úložiště má na starost SURAO, nicméně KJR se pravidelně zapojuje do projektů, které rozšiřují databázi charakteristik palivových souborů, které se používaly nebo používají v našich jaderných elektrárnách. Z hlediska požadavků na úložiště je potřeba respektovat obohacení paliva, jeho vyhoření, ale také třeba charakteristiku provozu a délku chlazení paliva v bazénech u reaktoru.

Optimalizace palivových vsázek a efektivnější využití jaderného paliva

Výkonné počítače na KJR umožňují zkoumat palivové vsázky a chování paliva pomocí výpočtů. Získané poznatky je možné použít k optimalizaci palivových vsázek, zvýšení spolehlivosti, bezpečnosti provozu a v neposlední řadě i ekonomice.

Další oblasti výzkumu:

• Vývoj neutronových detektorů
• Termohydraulika paliva
• Detekce jaderných materiálů
• Bezpečnost jaderných zařízeních
• Forenzní analýza jaderných materiálů
• Optimalizace palivových vsázek bezpečnost a zabezpečení jaderných zařízení
• Detekce CBRNE (Chemical, Biological, Radiological, Nuclear, and Explosive materials)
• Neutronová aktivační analýza