Studies of high-temperature materials behaviour irradiated by neutrons are required to develop advanced fission and fusion power technologies. A novel irradiation device, ISHTAR, has been developed in the MARIA Research Reactor’s Nuclear Facilities Operations Department in response to scientific interest. The irradiation conditions in the device reflect those occurring in the core of the advanced helium-cooled nuclear reactor at very high temperatures reaching 1000°C. Additionally, the highly flexible core of MARIA reactor enables studies in various neutron conditions, including fusion-related neutron spectrum. This work shows the design of the ISHTAR capsule, together with computational studies in thermal hydraulics and neutronics. Comparing computational data with the experimental data gathered during ex-core and in-core test campaigns proves that the device is reliable, inherently safe, and provides required irradiation conditions.
PL
Badania zachowania materiałów napromienionych w polu promieniowania neutronowego są niezbędne do opracowania zaawansowanych technologii bazujących na fuzji i rozszczepieniu jąder atomowych. W odpowiedzi na zainteresowanie społeczności naukowej tymi technologiami, nowatorskie urządzenie do napromieniania, ISHTAR, zostało opracowane w Departamencie Eksploatacji Obiektów Jądrowych Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Warunki napromieniania w sondzie odwzorowują te panujące w rdzeniu reaktorów chłodzonych helem z naciskiem na wysoką temperaturę sięgającą 1000°C. Ponadto, konfigurowalny rdzeń reaktora MARIA umożliwia badania w różnorakich warunkach neutronowych, w tym w widmie neutronów związanych z fuzją. Niniejsza praca przedstawia projekt sondy ISHTAR wraz z obliczeniami cieplno-przepływowymi i neutronowymi. Porównanie obliczeń z danymi zebranymi podczas eksperymentów na zewnątrz i wewnątrz rdzeniowych dowodzą, że urządzenie zapewnia bezawaryjną pracę, jest bezpieczne oraz zapewnia założone warunki napromieniana.
The Ir radiation System for High-Temperature Reactors (ISHTAR) thermostatic rig will be used to irradiate advanced core material samples in conditions corresponding to those prevailing in the high-temperature reactors (HTRs): these conditions include a stable temperature extending up to 1000°C in the helium atmosphere. Computational and experimental studies concerning the design have been conducted, proving the possibility of these conditions’ fulfi llment inside the rig while maintaining the safety limits for MARIA research reactor. The outcome is the thermostatic rig design that will be implemented in the MARIA reactor. Appropriate irradiation temperature will be achieved by a combination of electric heating with the control system, gamma heating, and a helium insulation gap with precisely designed thickness. The ISHTAR rig will be placed inside the vertical irradiation channel, which is located in the reactor pool. The device is being developed from scratch at the Nuclear Facilities Operation Department of the National Centre for Nuclear Research as a part of the GOSPOSTRATEG programme
Małe reaktory modułowe (SMR) są często przedstawiane jako przyszłość branży jądrowej, rozwiązanie, które radykalnie skróci czas budowy elektrowni jądrowych, jednocześnie obniżając ich koszty. Niestety w rzeczywistości, z dziesiątek istniejących na papierze projektów, realizowane są na świecie w tej chwili dwa i oba mają znaczne opóźnienia, a ich koszty znacząco rosną względem początkowych zapowiedzi. Oznacza to, że technologia ta nie będzie komercyjnie dostępna jeszcze przez dekady, a w związku z tym nawoływanie do uwzględnienia tego rozwiązania w Programie Polskiej Energetyki Jądrowej oznacza w istocie odsunięcie jego realizacji na nieokreśloną przyszłość.
EN
Small modular reactors (SMRs) are often portrayed as the silver bullet for the nuclear industry, a solution that will vastly reduce the construction time of nuclear power plants while lowering their costs. In reality, out of dozens of projects that exist on paper, only two are currently being implemented in the world, both of which are significantly delayed, and their costs soar compared to the initial announcements. These unfortunate circumstances mean that SMR technology will not be commercially available for decades, and therefore calling for this solution to be included in the Polish Nuclear Power Programme means that its implementation will be postponed for an indefinite future.
Source term is the amount of radionuclide activity, measured in becquerels, released to the atmosphere from a nuclear reactor, together with the plume composition, over a specific period. It is the basis of radioprotection- -related calculation. Usually, such computations are done using commercial codes; however, they are challenging to be used in the case of the MARIA reactor due to its unique construction. Consequently, there is a need to develop a method that will be able to deliver useful results despite the complicated geometry of the reactor site. Such an approach, based upon the Bateman balance equation, is presented in the article, together with the results of source term calculation for the MARIA reactor. Additionally, atmospheric dispersion of the radionuclides, analysed with the Gauss plume model with dry deposition, is presented.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.