Reaktor Maria

---

Historia

Historia reaktora Maria jest złożona i pełna ważnych wydarzeń, które ukształtowały jego obecny stan. Budowa tego obiektu rozpoczęła się 16 czerwca 1970 roku, a mariajski reaktor stał się drugim tego typu w Polsce, po reaktorze EWA. Dnia 18 grudnia 1974 roku nastąpiło uruchomienie reaktora, który po raz pierwszy osiągnął stan krytyczny.

Znaczące dla reaktora były również wydarzenia na przełomie lat 80. i 90. XX wieku. W 1985 roku, reaktor został wyłączony na czas modernizacji, podczas której wykonano szereg prac, takich jak wymiana systemu sterowania oraz przegląd bloków grafitowych i berylowych. Problemy finansowe w 1992 roku doprowadziły niemal do trwałego wyłączenia jednostki z eksploatacji.

Jednakże w grudniu tego samego roku, reaktor został ponownie uruchomiony, co rozpoczęło jego regularną eksploatację od 1993 roku. Z kolei 1995 roku zaznaczył koniec działalności reaktora EWA, co uczyniło Marię jedynym działającym reaktorem jądrowym w Polsce.

W kluczowym dla przyszłości reaktora wydarzeniu, 1999 roku zaczęto przechodzenie z paliwa wysokowzbogaconego (80%) na średniowzbogacone (36%). Z kolei w lutym 2005 roku nastąpiło wznowienie pracy reaktora po niemal rocznej przerwie spowodowanej brakiem paliwa uranowego.

W latach 2008–2016 miały miejsce istotne modernizacje i działania związane z bezpieczeństwem reaktora. W 2008 roku zmodernizowano układ akwizycji danych pomiarowych. Z kolei w latach 2009 do 2016 trwało wywożenie wysoko wzbogaconego wypalonego paliwa do Rosji w ramach Programu Global Threat Reduction Initiative.

W 2012 roku zaczęto produkcję molibdenu-99 w rdzeniu reaktora oraz zrealizowano jego modernizację układu chłodzenia. 2014 rok był milestonem w przejściu na niskowzbogacone paliwo (LEU). Proces ten zakończono i resztki paliwa HEU wywieziono do Rosji do roku 2016.

W kolejnych latach, reaktor napotkał trudności finansowe, co było wynikiem niewystarczających funduszy na paliwo jądrowe. Wiosną 2023 roku pracownicy reaktora wystosowali list otwarty do dyrektora Narodowego Centrum Badań Jądrowych oraz ministra Klimatu i Środowiska, w którym zwrócili uwagę na zagrożenie zamknięciem obiektu z powodu niskiego poziomu wynagrodzeń oraz nieadekwatnej liczby pracowników do dalszej eksploatacji reaktora.

Natomiast 27 października 2023 roku reaktor powrócił do pracy po wielomiesięcznej przerwie, związanej z pracami remontowymi oraz największą od 1974 roku modernizacją, która jest niezbędna do uzyskania przedłużenia licencji w 2025 roku. To wydarzenie stanowi istotny krok w kierunku przyszłości reaktora Maria, którego los pozostaje kluczowy dla polskiego sektora energii jądrowej.

Budowa

Rdzeń

W reaktorze Maria kluczowym elementem jest rdzeń, który znajduje się na głębokości 7 m w wodzie demineralizowanej. Ta woda pełni wiele funkcji – działa jako osłona przed promieniowaniem, jest chłodziwem, a także pełni rolę moderatora, co oznacza spowalnianie neutronów. Oprócz samej wody, w procesie spowalniania uczestniczą bloki berylowe, które są otoczone blokami grafitowymi, spełniającymi funkcję reflektora. Pomiędzy tymi blokami znajdują się kanały paliwowe, które umożliwiają wprowadzanie zestawów paliwowych do rdzenia. Cała konstrukcja paliwowa umieszczona jest w stożkowatym, aluminiowym „koszu”. Pręty sterujące oraz awaryjne wykonane są z węgliku boru, co zwiększa ich efektywność. Na koniec, cała konstrukcja reaktora jest otoczona solidną 220 cm betonową ścianą, co chroni przed ewentualnym promieniowaniem.

Paliwo

Pod względem paliwa, elementy paliwowe reaktora Maria charakteryzują się konstrukcją sześciorurową (dla rosyjskiego paliwa MR) lub pięciorurową (francuskie paliwo MC). Początkowo używano uranu wzbogaconego do 80% w izotop U. Od roku 2000 wprowadzono paliwo zawierające 36% U, a w roku 2014 stało się to jedynym paliwem wykorzystywanym w reaktorze. Każdy element paliwowy zawiera maksymalnie 0,5 kg uranu, a całkowita ilość uranu w reaktorze wynosi od 6 do 7,5 kg. Paliwo jest eksploatowane aż do osiągnięcia poziomu zużycia rzędu 40-60%, po czym poprzez kilka lat przechowywane jest w basenie wypełnionym wodą, zanim zostanie przekazane producentowi.

Chłodzenie

Reaktor Maria korzysta z dwóch obiegów chłodzących: zamkniętego obiegu dla kanałów paliwowych oraz otwartego obiegu basenu. Oba obiegi łączą się poprzez wymienniki ciepła, które mają na celu efektywne odprowadzanie ciepła do atmosfery przy użyciu chłodni wentylatorowej. W obiegu kanałów paliwowych ciśnienie jest podwyższone dzięki pomp obiegowym i stabilizatorowi ciśnienia, a na wlocie do kanału wynosi ono około 1,7 MPa. Taki układ umożliwia pracę bez wrzenia chłodziwa w temperaturze do 150 °C. Zastosowanie podwyższonego ciśnienia przyczynia się do bezpieczeństwa i zwiększenia mocy reaktora. Woda chłodząca musi spełniać surowe normy czystości, co zapewniają odpowiednie systemy filtracyjne i stacja demineralizacji, aby uniknąć niepożądanych aktywacji zanieczyszczeń.

Hala główna

Kompleks reaktora Maria składa się z kilku budynków, w tym budynków badawczych, stacji pomp, systemów chłodzenia i wentylacji oraz samego budynku reaktora. Przed wejściem do hali głównej znajduje się sterownia reaktora oraz wykonana w skali 1:100 makieta, która przedstawia jego konstrukcję. Wchodząc do hali, przechodzi się przez specjalną śluzę, co jest konieczne z uwagi na utrzymywanie niewielkiego podciśnienia wewnątrz związane z systemem filtracji powietrza. Na najwyższym poziomie, ponad basenem reaktora, są mechanizmy sterujące prętami paliwowymi oraz bezpieczeństwa. Tutaj zlokalizowana jest również śluza oddzielająca basen reaktora od strefy z aktywnymi materiałami. Ponadto w niższych partiach budynku znajdują się komory gorące, w których można manipulować obiektami po ich napromieniowaniu. Na poziomie samego reaktora mieszczą się stanowiska badawcze, które korzystają z poziomych kanałów dostarczających wiązki neutronów.

Znaczenie

Reaktor Maria pełni niezwykle ważną rolę w polskim i międzynarodowym świecie badań jądrowych. Jego lokalizacja, oddalona od gęsto zaludnionych obszarów, sprzyja bezpiecznemu prowadzeniu eksperymentów i produkcji. W przeciwieństwie do wielu europejskich reaktorów, które zostały zamknięte ze względów związanych z bezpieczeństwem, Maria zyskała reputację miejsca, gdzie innowacje i badania mogą być przeprowadzane w spokojnym otoczeniu.

Reaktor wykorzystuje się do różnorodnych celów, w tym:

• napromieniowań materiałów tarczowych, które są niezbędne do produkcji izotopów promieniotwórczych,
• które znajdują szerokie zastosowanie w medycynie nuklearnej; na przykład technet-99, który w 2014 roku stanowił 18% światowych dostaw,
• rektor dostarcza również izotopy do Stanów Zjednoczonych, co podkreśla jego znaczenie na rynku międzynarodowym (jest jednym z siedmiu największych reaktorów na świecie zajmujących się produkcją tych materiałów),
• prowadzenia badań materiałowych i technologicznych,
• neutronowego domieszkowania materiałów półprzewodnikowych,
• modyfikacji materiałów przy użyciu neutronów,
• badań naukowych, w tym fizycznych i neutronograficznych,
• wykorzystania wiązek neutronów w celach medycznych, w tym w terapiach takich jak borowo-neutronowa,
• szkolenia w dziedzinie fizyki i techniki reaktorowej.

Tak zróżnicowane zastosowania podkreślają kluczowe znaczenie reaktora Maria dla nauki i medycyny, a jego doświadczenia badawcze mają wpływ na rozwój nowych technologii oraz innowacji w różnych dziedzinach.

Eksploatacja

Kontrola stanu reaktora ma charakter ciągły i rygorystyczny, dzięki czemu zapewnia bezpieczeństwo jego pracy. Badania dotyczące obiektu oraz jego energetycznych efektów prowadzone są w instytutach, które znajdują się w obrębie kompleksu badawczego położonego w Świerku. W skład tych instytutów wchodzą:

• Zakład Metod Jądrowych Fizyki Ciała Stałego,
• Centrum Doskonałości MANHAZ, odpowiedzialne za weryfikację bezpieczeństwa reaktora oraz zarządzania składowaniem wypalonego paliwa,
• Zakład Energetyki Jądrowej, zajmujący się kontrolą wypalonego paliwa,
• Laboratorium Pomiarów Dozymetrycznych, które bada różne metody pomiarów promieniowania,
• Laboratorium Badań Materiałowych, analizujące wpływ promieniowania na materiały budujące elementy reaktora,
• Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych, zarządzający gospodarką odpadami radioaktywnymi powstałymi podczas eksploatacji reaktora.

Zakres działalności powyższych instytucji oraz laboratoriów jest znacznie szerszy od samej kontroli reaktora. Jako jednostki unikalne w skali kraju, odgrywają one kluczową rolę w różnych aspektach życia i nauki związanych z promieniotwórczością. Reaktor Maria stanowi ważne źródło materiału badawczego dla tych ośrodków.

Reaktor funkcjonuje w ramach podstawowych tygodniowych cykli stugodzinnych, utrzymując znamionowe parametry. Każde uruchomienie reaktora jest poprzedzone szczegółowym zestawem ekspertyz. Na rok 2003 zaplanowano 4000 godzin eksploatacji reaktora przy zachowaniu normatywnych parametrów. Jednak dzięki przeprowadzonym modernizacjom, od 2009 roku jego wydajność wzrosła do 4800 godzin rocznie.

Aktualnie reaktor posiada zezwolenie na dalszą eksploatację, które jest ważne do 31 marca 2025 roku. Najnowsze techniczne analizy wskazują, że po zakończeniu procesu modernizacji, reaktor będzie mógł być użytkowany aż do roku 2060.

---

Oceń: Reaktor Maria

---