VR-1 Nuclear Experimental Hub

Jaderné experimentální centrum VR-1

Jaderné experimentální centrum VR-1, jehož provozovatelem je České vysoké učení technické v Praze, je ve smyslu zákona 130/2002 Sb. velkou infrastrukturou pro výzkum, vývoj a inovace. V rámci účelové podpory Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR nabízí ČVUT v Praze otevřený přístup k centru pro účely výzkumu, vývoje a inovací (tzv. open access). Jaderné experimentální centrum VR-1 jako velká výzkumná infrastruktura navazuje na výzkumnou infrastrukturu školního reaktoru VR-1, která poskytuje otevřený přístup již od roku 2012. Provoz velké výzkumné infrastruktury The VR-1 Nuclear Experimental Hub podporuje Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky z prostředků na podporu velkých výzkumných infrastruktur. V období 2023-2029 je jaderné experimentální centrum VR-1 podporováno prostřednictvím projektu LM2023073.

Hlavním cílem jaderného experimentálního centra VR-1 je nabídnout výzkumné a vývojové kapacity formou otevřeného přístupu (tzv. „open access“) zájemcům o provádění základního a aplikovaného výzkumu v oblasti mírového využívání jaderné energie. Výzkumná infrastruktura je klíčovým špičkovým experimentálním zařízením pro výuku jaderného inženýrství v České republice a také pro výzkumné a vývojové práce v jaderných oborech, zejména v oblasti studia bezpečného provozu jaderných zařízení, teoretické a experimentální reaktorové a neutronové fyziky, jaderné bezpečnosti a jaderného palivového cyklu. Výzkumné a vývojové práce na reaktorech VR-1 a VR-2 jsou limitovány především relativně malým výkonem. Proto jsou zaměřeny především na přípravu a zdokonalování pedagogických úloh, srovnávání výpočtů různých reaktorových parametrů s experimentálními výsledky, studium dynamických vlastností násobících soustav, vývoj řídicích systémů, kalibraci detektorů a neutronové aplikace. Jedním z významných aspektů výzkumných prací v centru je právě využití neutronových aplikací, např. neutronové aktivační analýzy nebo neutronového zobrazování pro multidisciplinární výzkum jaderných oborů s přírodovědnými, společenskými a humanitními obory.

Kromě jaderných reaktorů VR-1 a VR-2 je součásti centra i šest specializovaných laboratoří: laboratoř neutronové aktivační analýzy, laboratoř neutronových interakcí (neutronová laboratoř), laboratoř fyzické bezpečnosti jaderných zařízení, Internet Reactor Laboratory (laboratoř IRL), laboratoř radiační ochrany a dozimetrie, laboratoř řídicích systému jaderných reaktorů (I&C laboratoř)a také externí neutronové zdroje a detektory neutronů. Rozsáhlé experimentální vybavení reaktoru a laboratoří, které je k dispozici pracovníkům reaktoru a jeho uživatelům, zahrnuje např. několik vertikálních ozařovacích kanálů, jeden radiální horizontální kanál, jeden tangenciální horizontální kanál, rychlouzávěr kanálů se stíněním a měřícími boxy pro práci s oběma horizontálními kanály, experimentální zařízení MONTE pro pokročilé testování detekčních systémů neutronů a gama záření, neutronové generátory typu D-D a D-T, Cf zdroj neutronů, experimentální zařízení pro studium difúze a fermiho stáří ve vodě a v grafitu, zařízení pro kalibraci neutronových zdrojů (tzv. manganovou lázeň), několik spektrometrických systémů a multikanálových analyzátorů různých parametrů, dostatečné množství neutronových detektorů různých typů apod.

Školní reaktor VR-1

Reaktor VR-1 je lehkovodní reaktor bazénového typu s nízko obohaceným uranovým palivem, který má výkon 100 W s možností jeho krátkodobého zvýšení až na 500 W (max. 70 hod. za rok). Moderátorem neutronů je demineralizovaná voda, která slouží i jako reflektor, biologické stínění a chladivo. Odvod tepla z aktivní zóny probíhá přirozenou konvekcí. Bazénové uspořádání reaktoru umožňuje jednoduchý a rychlý přístup k aktivní zóně, snadné zakládání a vyjímání různých experimentálních vzorků a detektorů, jednoduchou a bezpečnou manipulaci s palivem apod. Podrobný popis reaktoru VR-1 je uveden na reaktor-vr1.cz/cz/reaktor/popis

Podkritický reaktor VR-2

Podkritický reaktor VR-2, tj. reaktor, který pro udržení štěpné řetězové reakce potřebuje externí zdroj neutronů, je druhý štěpný jaderný reaktor ČVUT. Reaktor VR-2 byl uveden do provozu v červnu 2023. Konstrukce lehkovodního reaktoru VR-2 s nízko obohaceným uranovým palivem umožňuje změny geometrie a rozteče palivových proutků v aktivní zóně, používaní různých externích zdrojů neutronů (např. D-D generátor nebo Am-Be neutronový zdroj) a také změnu hladiny a teploty moderátoru. V reaktoru může efektivní koeficient násobení dosáhnout hodnoty až 0.97. Popis reaktoru VR-2 je uveden na reaktor-vr1.cz/cz/reaktor/reaktor-vr-2

Laboratoř neutronové aktivační analýzy

Laboratoř je určena pro provádění výzkumných a výukových experimentů s využitím instrumentální neutronové aktivační analýzy. Laboratoř je vybavena třemi stacionárními gama-spektrometrickými systémy s polovodičovými detektory typu HPGe a jedním přenosným gama-spektrometrickým systémem. Laboratoř se využívá pro výzkum v různých jaderných disciplínách, a také i v multidisciplinárním výzkumu ve spolupráci s odborníky z přírodovědných, společenských a humanitních věd.

Laboratoř neutronových interakcí (neutronová laboratoř)

Laboratoř je určena pro provádění výzkumných a výukových činností v oblasti detekce jaderných materiálů a zdrojů ionizujícího záření. Laboratoř je vybavená trasami pro detekci všech typů ionizujícího záření, jejich vyhodnocování a interpretaci výsledků měření. Detektory jsou umístěny v kobkách s nízkým pozadím, umožňující identifikaci stopových aktivit. V laboratoři se mj. využívají i dva neutronové generátor (jeden typu D-D a druhý typy D-T) jako přesně definovaný zdroj neutronů pro kalibraci detektorů.

Laboratoř fyzické bezpečnosti jaderných zařízení

Laboratoř neutronových interakcí (neutronová laboratoř) je určena pro výuku a výzkum v oblasti fyzické ochrany jaderných zařízení. Laboratoř je vybavena různými typy detekčních a zpožďovacích prvků včetně ústředen, kamerovým systémem a několika druhy vstupních a výstupních identifikačních systémů osob včetně biometriky. Kromě hardwarových komponent systému fyzické ochrany je laboratoř vybavena i specializovaným softwarovým vybavením HYPO, které umožňuje provádět návrhy systémů fyzické ochrany hypotetického jaderného zařízení a hodnocení kvality a efektivnosti těchto návrhů.

Internet Reactor Laboratory (laboratoř IRL)

Internet Reactor Laboratory (laboratoř IRL) umožňuje vzdálenou (on-line) experimentální výuku a výzkum z VR-1 hubu. Základem laboratoře IRL je systém, který byl vyvinut pro spolupráci s International Atomic Energy Agency pro vysílání experimentální výuky z reaktoru VR-1 na evropské a africké university, jejichž studenti nemají možnost přijet do Prahy a absolvovat epxerimentání výuku přímo na reaktoru. V době pandemie Covid-19 (2020-2021) byla laboratoř rozšířena o vysílání výuky i z dalších součástí vvýzkumného centra. Poté byla laboratoř také poprvé využiva i ve výzkumu a vývoji, při vývoji zařízení pro neutronové zobrazování na reaktoru VR-1. V současnosti laboratoř IRL umožňuje vzdálenou experimentální výuku a výzkum z většiny experimentálních součástí výzkumné infrastruktury.

Laboratoř radiační ochrany a dozimetrie

Laboratoř radiační ochrany a dozimetrie je zaměřena především na chemické a termoluminiscenční detektory určené k charakterizaci polí ionizujícího záření a k radiačnímu monitorování osob. Spektroskopická rentgenová laboratoř se specializuje na nedestruktivní analýzu materiálů založenou na studiu emise a detekce charakteristického rentgenového záření, přičemž existující přístrojové vybavení je schopné identifikovat také některé jaderné materiály. Laboratoř detekce záření se soustředí na vývoj, testování a praktické využití detektorů a detekčních systémů pro různé typy ionizujícího záření. Laboratoř provozuje Katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření a je umístěna v budově FJFI na Starém městě.

Laboratoř řídicích systému jaderných reaktorů (I&C laboratoř)

Laboratoř řídicích systému jaderných reaktorů (I&C laboratoř) je určena pro vývoj a testování různých komponent řídicích systému jaderných reaktorů. Laboratoř je vybavena počítačovými systémy pro různé typy diagnostiky a testů hardwaru i softwaru, např. generátory signálů a pulzů, napájecí zdroje, velmi citlivé multimetry a osciloskopy.

Externí neutronové zdroje a detektory neutronů

Jaderné experimentální centrum VR-1 umožňuje uživatelům otevřeného přístupu využít ve svých výzkumných pracích široké spektrum neutronových zdrojů, které jsou využitelné v různých experimentálních součástech centra. V současnosti jsou k dispozici následující neutronové zdroje a detektory neutronů:

• Neutronový generátor typu D-D
  přenosný neutronový generátor P385 of firmy Thermo-Fisher Scientific, který produkuje rychlé neutrony s energií 2,4 MeV s vytěžkem 7×10⁶ n/s
• Neutronový generátor typu D-T
  přenosný neutronový generátor MP320 of firmy Thermo-Fisher Scientific, který produkuje rychlé neutrony s energií 14 MeV s vytěžkem 1×10⁸ n/s
• Kaliforniový zdroj neutronů
  Zdroj neutronů ²⁵² Cf od firmy Eckert & Zieg|er Cesio, který produkuje rychlé neutrony s energií 2,14 MeV s vytěžkem 4×10⁷ n/s (k datu 07/2019)
• Americiové zdroj neutronů
  Tři zdroje neutronů typu Am-Be, který produkují rychlé neutrony výtěžkem 2×10⁵ až n/s 1×10⁷
• Detektory neutronů
  Uživatelé mají k dispizici více než 70 různých detektorů neutronů různých typů, např. bórové detektory B-10 a BF-3, héliové detektory He-3 nebo štěpné komory

Virtuální prohlídky

Fotogalerie