Laboratoria z reaktorów jądrowych, 09-10.12.2024, Centrum Szkoleniowe Research Center Řež
W dniach 9-10 grudnia 2024 roku studenci specjalności Energetyka Jądrowa Politechniki Krakowskiej uczestniczyli w zajęciach laboratoryjnych z przedmiotu „Reaktory Jądrowe”. Wyjazdowe warsztaty odbyły się w jednym z największych ośrodków badawczych w Europie – Centrum Badawczym Řež, zlokalizowanym pod Pragą.
Zajęcia te były możliwe dzięki umowie o współpracy podpisanej w lipcu tego roku pomiędzy Politechniką Krakowską a Centrum Badawczym Řež. Dokument został sygnowany przez Prorektora ds. Nauki, prof. Dariusza Bogdała, Milana Patríka, dyrektora Centrum Badawczego Řež (CVŘ), oraz Jána Milčáka, dyrektora zarządzającego CVŘ.
Program zajęć został szczegółowo zaplanowany przez opiekunów specjalności, dr. hab. inż. Artura Cebulę, prof. PK, oraz dr hab. inż. Marzenę Nowak-Ocłoń, prof. PK, we współpracy z zespołem pracowników Centrum Badawczego Řež (CVŘ), w składzie: Marcin Kopeć i Petra Gavelová.
Zajęcia na obiektach laboratoryjnych poprzedziły krótkie wykłady dotyczące wpływu promieniowania, bezpieczeństwa radiologicznego oraz reaktorów jądrowych.
Organizatorem ze strony Centrum REZ był Pan inż. Marcin Kopeć, obecnie Kierownik Badawczy Zespołu do inspekcji paliw. Pracuje w Centrum REZ od 10 lat. Jest to absolwent Politechniki Krakowskiej, kierunku Energetyka, specjalność: Systemy i urządzenia energetyczne.
Pierwszego dnia zajęcia rozpoczęły się od wykładów i ćwiczeń z zakresu reaktorów. Po wysłuchaniu wprowadzenia teoretycznego studenci przystąpili do rozwiązywania zadań związanych z rozmieszczeniem prętów paliwowych w reaktorze.
Reaktor LVR-15 – wielofunkcyjna platforma badawcza
Następnie studenci udali się na pierwszy reaktor LVR-15, wielofunkcyjny reaktor badawczy o mocy cieplnej 10 MWt. Reaktor ten oferuje pole neutronów o wysokiej gęstości, które jest wykorzystywane do takich celów jak:
- badanie właściwości neutronów,
- produkcja radionuklidów dla medycyny,
- badanie odporności materiałów budowlanych na promieniowanie.
Podczas zajęć studenci mieli niepowtarzalną okazję obserwować proces zmiany pozycji klastrów regulacyjnych w trakcie wymiany paliwa. Ze względu na rzadkość wykonywania tego typu operacji, mogli z bliskiej odległości przyjrzeć się manualnemu procesowi wymiany i relokacji prętów paliwowych. Warto podkreślić, że w reaktorach badawczych tego typu działania mają charakter manualny, w przeciwieństwie do elektrowni jądrowych, gdzie proces jest zautomatyzowany. Wyjątkowym elementem zajęć było zaobserwowanie efektu Czerenkowa – charakterystycznej niebieskiej poświaty, powstającej w wyniku promieniowania energetycznych cząstek naładowanych, poruszających się szybciej niż światło w wodzie.
Reaktor LR-0 – nauka poprzez eksperymenty
Pierwszym obiektem, z którym mieli okazję pracować studenci, był reaktor LR-0 – jeden z najbardziej elastycznych reaktorów eksperymentalnych na świecie. Ten reaktor zerowej mocy umożliwia modelowanie różnych konfiguracji reaktorów energetycznych w celu weryfikacji ich charakterystyk neutronowo-fizycznych. Dzięki swojej konstrukcji zaprojektowanej do przeprowadzania pełnoskalowych eksperymentów studenci mogli aktywnie uczestniczyć w ćwiczeniu dotyczącym badania krytycznego stanu reaktora, co pozwoliło im na praktyczne zrozumienie zasad działania reaktora jądrowego.
Hot cells – zaawansowane badania materiałów
Kolejnym istotnym punktem warsztatów było laboratorium Hot Cells – specjalistyczne miejsce przeznaczone do badania wysokoaktywnych próbek promieniotwórczych. Studenci mieli okazję poznać zaawansowane technologie ochrony biologicznej i zdalnej obsługi. Co więcej, mogli sterować manipulatorami używanymi do badania próbek materiałów radioaktywnych, co okazało się dla wielu dużym wyzwaniem, wymagającym precyzji i skupienia.
Studenci przy sterowaniu manipulatorami do badania próbek materiałów radioaktywnych
Badania materiałowe i laboratorium paliwowe
Ostatnie dwa laboratoria, które odwiedzili studenci, dotyczyły:
- Badania materiałów – w tym ich wytrzymałości, skanowania oraz analizy mikrostruktury.
- Laboratorium paliwowe – skupiającego się na badaniu prętów paliwowych, ich właściwości, cykli życia, bezpieczeństwa i odporności na ekstremalne warunki. Studenci mogli obserwować, jak prowadzone są testy materiałów paliwowych dla reaktorów jądrowych.
Kaseta paliwowa i przygotowanie próbki do badania – studenci i pracownik laboratorium
Studenci mieli okazję obserwować obrazy pod mikroskopami skaningowymi i obejrzeć strukturę materiałów poddawanych promieniowaniu jonizującemu beta. Oprócz analizy obrazów, uczestniczyli również w przygotowaniu próbek do skanowania, co wymaga dużej precyzji oraz wysokich zdolności manualnych. Unikalnym elementem wizyty była możliwość zapoznania się z poszczególnymi elementami reaktora, w tym kasetą paliwową.
Kaseta paliwowa i przygotowanie próbki do badania – studenci i pracownik laboratorium
Wyjazd do Centrum Badawczego Řež okazał się niezwykle cennym doświadczeniem edukacyjnym, pozwalającym studentom nie tylko zgłębić wiedzę teoretyczną, ale także zdobyć praktyczne umiejętności w pracy z zaawansowanymi technologiami. Dzięki bezpośredniemu kontaktowi z rzeczywistymi urządzeniami i procesami badawczymi młodzi inżynierowie mieli możliwość rozwijania swoich kompetencji w obszarze energetyki jądrowej. Przeprowadzone, zajęcia są unikatowe w skali kraju. Większość zajęć jest prowadzona na symulatorach lub modelach. Natomiast, nie ma laboratorium w kraju które umożliwiło by prace z rzeczywistymi obiektami lub zwiedzenia i zobaczenia reaktora i jego elementów.
oprac. dr. hab. inż. Artur Cebula, prof. PK oraz dr hab. inż. Marzena Nowak-Ocłoń, prof. PK
