Sonda wysokotemperaturowa rozpoczęła pracę w rdzeniu reaktora MARIA

Od 27.08.2021 r. w rdzeniu reaktora MARIA pracuje z powodzeniem sonda pozwalająca na napromienianie próbek materiałowych w temperaturze 1000°C, czyli w warunkach jakie panują w reaktorach HTGR. Urządzenie powstało w NCBJ w ramach projektu GoHTR.

Sonda ISTHAR (Irradiation System for High-Temperature Reactors) zbudowana i zaprojektowana  w Departamencie Eksploatacji Obiektów Jądrowych NCBJ, umożliwia napromienianie w reaktorze MARIA próbek materiałowych w warunkach panujących w gazowych  reaktorach wysokotemperaturowych, tj. temperaturze do 1000°C i w atmosferze helowej. Tak wysoka temperatura zapewniona jest we wnętrzu sondy dzięki jednoczesnemu grzaniu promieniowania gamma i grzaniu elektrycznemu oraz dzięki izolacji cieplnej z gazu osłonowego. Prowadzone badania próbek umieszczonych w sondzie mają określić wpływ pól promieniowania i wysokiej temperatury na wytrzymałość i strukturę materiałów przewidywanych do wykorzystania w konstrukcji nowych reaktorów, w szczególności przy konstrukcji elementów rdzenia i jego otoczenia. 

„Uruchomienie sondy wysokotemperaturowej ISHTAR i osiągnięcie temperatury pracy równej 1000°C odbyło się po wejściu reaktora na moc docelową - nominalną dla danego cyklu pracy” - wyjaśnia mgr inż. Marek Migdal, jeden z konstruktorów urządzenia. „W tej chwili badamy próbki grafitu, z którego wykonanych będzie wiele elementów rdzenia reaktora. Sonda ma pracować w rdzeniu reaktora MARIA ok. jednego miesiąca. Strumień neutronów w naszym reaktorze badawczym jest o kilka rzędów wielkości większy niż w reaktorach energetycznych. Dzięki temu ewentualne zaobserwowane po miesiącu efekty zniszczeń i zmian struktury badanych próbek będą odpowiadały efektom, które w docelowych reaktorach powstałyby dopiero po kilku latach pracy.”

Po cyklu naświetlania w reaktorze MARIA próbki zostaną przetransportowane do Laboratorium Badań Materiałowych NCBJ, gdzie zostaną przeprowadzone właściwe badania. Materiał poddany silnemu promieniowaniu będzie aktywny na skutek przemian jądrowych wywoływanych przez bombardujące go neutrony. Dlatego zarówno transport jak i późniejsze badania będą się odbywały w specjalnych warunkach.

Sonda ISTHAR została zaprojektowana i wykonana w NCBJ w ramach projektu GoHTR - „Przygotowanie instrumentów prawnych, organizacyjnych i technicznych do wdrażania reaktorów HTR”. Projekt z udziałem Ministerstwa Klimatu i Środowiska, NCBJ oraz Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej jest realizowany w ramach Strategicznego Programu Badań Naukowych i Prac Rozwojowych – GOSPOSTRATEG współfinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. 

Reaktory HTGR (ang. High-Temperature Gas Reactors) uważane są na świecie za jedną z obiecujących opcji spośród różnych technologii reaktorów nowych generacji. Mogą one produkować ciepło o temperaturze wystarczającej do zastosowań w przemyśle chemicznym, np. do produkcji wodoru w procesie wysokotemperaturowego rozszczepienia wody. Badania nad tą technologią obecnie prowadzą m.in. Japonia i Chiny. Odpowiednie kompetencje budowane są także w NCBJ.