Od przynajmniej kilkunastu lat toczą się dyskusje nad budową elektrowni jądrowych w Polsce. Mało kto jednak wie, że już od 1958 r. w Polsce działają reaktory jądrowe. Obecnie w Polsce działa jeden reaktor, którzy wykorzystywany jest m.in. do rozwoju medycyny.
Budowa reaktora jądrowego EWA (Eksperymentalny, Wodny, Atomowy) była możliwa dzięki ustaleniom Pierwszej Konferencji Genewskiej (1955 rok) poświęconej pokojowemu zastosowaniu energii jądrowej.
Wtedy to ZSRR zaoferował krajom sąsiednim sprzedaż swoich badawczych reaktorów. Taka umowa została podpisana z Polską, Bułgarią, Czechosłowacją, NRD, Rumunią i Węgrami. Na jej podstawie rozpoczęto prace nad budową pierwszego w historii reaktora jądrowego w Polsce.
EWA była pierwsza
W 1956 roku w Świerku rozpoczęto budowę reaktora EWA. Radziecka konstrukcja zakładała uzyskanie mocy cieplnej 2 MW i gęstości strumienia neutronów termicznych 2*1013 neutronów/s*cm². Rdzeń reaktora umieszczony był w aluminiowym zbiorniku, wypełniony lekką wodą chłodzącą.
Przy pełnym załadunku umieszczano tam blisko 800 prętów paliwowych, każdy o wzbogaceniu 10 proc. U-235. W rdzeniu znajdowało się także 9 prętów regulacyjnych i awaryjnych, a w jego otoczeniu znajdowało się 8 pionowych kanałów wykorzystywanych do produkcji izotopów promieniotwórczych. W osłonie reaktora umieszczono 10 poziomych kanałów służących do przeprowadzania badań fizycznych.
Przekazanie reaktora do eksploatacji nastąpiło w czerwcu 1958 r. W 1964 roku polscy inżynierowie przebudowali reaktor EWA. Zastosowanie nowego paliwa o wzbogaceniu 36 proc. w U-235 oraz dodanie reflektora berylowego zaowocowało dwukrotnym podniesieniem mocy.
Następnie przeprowadzono szereg doświadczeń, mających określić najlepsze warunki odbioru ciepła, dzięki którym moc reaktora w roku 1967 podniesiono aż do 8 MW.
W kolejnych badaniach użyto specjalnie oprzyrządowanych zestawów paliwowych do pomiaru temperatur i przepływu chłodziwa w warunkach maksymalnych dopuszczalnych mocy i w sytuacjach awaryjnych.
Jądrowe eksperymenty
W eksperymentach z nagłym wyłączeniem jednej, dwóch lub wszystkich trzech pomp w obiegu chłodzenia, które były pierwszymi w skali światowej, udowodniono, że reaktor EWA może bezpiecznie pracować na mocy sześciokrotnie większej niż pierwotnie zakładano i uzyskać czterokrotnie wyższy strumień neutronów.
Ostatecznie jego moc ustalono jednak na poziomie 10 MW z zapasem 2 MW jako margines bezpieczeństwa. Reaktor EWA nigdy nie uległ awarii. Pracował nieprzerwanie po 3500 godzin rocznie do 24 lutego 1995 roku. Wtedy to, ze względu na zużycie poszczególnych elementów i materiałów, podjęto decyzję o jego wyłączeniu.
Proces likwidacji rozpoczęto w 1997 roku. Do 2002 roku usunięto paliwo jądrowe i substancje wysokoaktywne oraz zdemontowano konstrukcję. Dziś hala reaktora EWA znajduje się na terenie Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych sąsiadującym z NCBJ.
Pierwszy polski reaktor jądrowy
Kompetencje zdobyte przy reaktorze EWA umożliwiły wybudowanie pierwszego polskiego reaktora Maria. Budowę rektora rozpoczęto w czerwcu 1970 r., a uruchomiony został w grudniu 1974 w ówczesnym Instytucie Badań Jądrowych (IBJ) w Świerku pod Warszawą.
Prace nad zaprojektowaniem całkowicie polskiego reaktora badawczego o mocy znacznie większej od Ewy trwały w Instytucie Badań Jądrowych (dzisiejsze NCBJ) już od 1960 roku.
Obejmowały one pełen kompleks zagadnień – od fizyki rdzenia i obliczania optymalnych parametrów wiązek neutronowych wyprowadzanych z reaktora dla doświadczeń fizycznych, poprzez ocenę mikroskopowych rozkładów strumieni neutronów rdzeniu i uwzględnienie wpływu napromieniowywanych materiałów, poprzez obliczenia hydrodynamiczne, wymiany ciepła i obliczenia osłon.
Autorska koncepcja
Koncepcja rdzenia i reflektora zmieniała się w toku projektowania. Ostatecznie podjęto decyzję o budowie reaktora z paliwem zamkniętym w kanałach paliwowych z osobnym obiegiem chłodzenia, co dawało możliwość podniesienia obciążeń cieplnych i strumieni neutronów. Dodatkową korzyścią z punktu widzenia bezpieczeństwa było to, że ściany kanałów paliwowych tworzyły barierę powstrzymującą uwolnienia produktów rozszczepienia poza reaktor.
By uprościć konstrukcję i uniknąć problemów związanych z gospodarką ciężką wodą, zrezygnowano z reflektora ciężkowodnego. Zamiast tego wybudowano kanały poziome do wyprowadzenia wiązek neutronów poprzez reflektor berylowy.
Dzięki temu reaktor Maria może poszczycić się dużą mocą 30 MW oraz wysokim strumieniem neutronów termicznych 4*1014 neutronów/s*cm² i neutronów prędkich 2*1014 neutronów/s*cm² w rdzeniu.
Polscy naukowcy są również autorami doświadczeń m.in. z paliwem jądrowym, układów sterowania i zabezpieczeń reaktora (m.in. układ wykrywania nieszczelności elementów paliwowych).
Szerokie zastosowanie
Obecnie reaktor Maria wykorzystywany jest do m.in. do napromieniowań materiałów tarczowych do produkcji radioizotopów stosowanych w medycynie i badań materiałowych i technologicznych. Reaktor jest wykorzystywany również do neutronowego domieszkowania materiałów półprzewodnikowych, neutronowej modyfikacji materiałów i badań fizycznych i neutronograficznych.
Obiekt służy również do wykorzystania wiązek neutronów dla celów medycznych oraz celów szkoleniowych w zakresie fizyki i techniki reaktorowej.
Źródło: wnp.pl