Ausbildungskernreaktor AKR-2
Der Ausbildungskernreaktor ist integraler Bestandteil der Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik an der TU Dresden und trägt wesentlich zum Kompetenzerhalt - sowohl in Kooperation mit anderen Hochschulen und Universitäten als auch mit der Industrie - in Deutschland bei.
Ausbildungskernreaktoren wie der AKR-2 sind als Nullleistungsreaktoren hervorragend geeignet, um reaktorphysikalische Zusammenhänge komplex zu demonstrieren und diese im Experiment erlebbar zu machen.
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Beschreibung
Der Ausbildungskernreaktor ist ein homogener feststoffmoderierter Nullleistungsreaktor. Der Reaktor wurde als AKR-1 am 28. Juli 1978 erstmals kritisch. Die zylindrische Spaltzone besitzt einen Durchmesser von 250mm, hat eine kritische Höhe von 275mm und ist aus plattenförmigen Brennelementen aufgebaut. Die Brennelementplatten bestehen aus einer homogenen Mischung aus Uranoxid (Anreicherung < 20% U-235) und Polyethylen als Moderatormaterial. Die Spaltzone enthält insgesamt 794g U-235.
Die maximale Dauerleistung des Reaktors beträgt 2 Watt. Gesteuert wird die Anlage durch drei kombinierte Steuer- und Sicherheitsstäbe aus Cadmium. Für den sicheren Start des Reaktors befindet sich im Inneren die Anfahrneutronenquelle (Am-Be; Quellstärke 2,2·106 s-1). Die Spaltzone ist allseitig von einem Reflektor aus Reinstgraphit umgeben. Das zylindrische Reaktorgefäß als äußere Umhüllung besteht aus Schwerbeton mit ca. 75cm Wandstärke und dient maßgeblich der Strahlenabschirmung.
Zur Durchführung von Experimenten besitzt der AKR den durch die Spaltzone führenden Zentralkanal sowie fünf weitere Experimentierkanäle. Bei einer Reaktorleistung von 2 Watt beträgt die Flussdichte thermischer Neutronen in der Mitte des zentralen Experimentierkanals 2,5·107 cm-2 s-1. Zwei Kanäle mit einem lichten Durchmesser von 75mm liegen tangential zur Spaltzone im Reflektor.
Der Reaktor ist so ausgelegt, dass ein prompt-überkritischer Zustand durch Fehlbedienung unter keinen Umständen herbeigeführt werden kann sowie unzulässige Leistungserhöhungen unmöglich sind und somit eine Gefährdung des Bedienpersonals, der Umgebung und des Reaktors selbst ausgeschlossen ist. U.a. wurden dafür die Überschussreaktivität auf maximal 0,3% beschränkt und der Austritt von Spaltprodukten durch ein Mehrbarrierensystem verhindert.
Die Reaktoranlage dient überwiegend zu Ausbildungs- und Lehrzwecken, ist aber auch Instrument für Forschungsarbeiten in nationalen und internationalen Projekten.
Forschungsprojekte unter Einbeziehung des AKR:
- Entwicklung eines Kritikalitätstesters für die Kernmaterialkontrolle von Nullleistungsreaktoren und kritischen Anordnungen
Partner: IAEA Wien, Forschungszentrum Jülich, Euratom Luxemburg - Consultant Support for Mini MCA Implementation FZ Rossendorf
Partner: IAEA Wien, Euratom, Forschungszentrum Jülich - Inspector Training in Use of Criticality Tester
Partner: IAEA Wien, Forschungszentrum Jülich, Euratom Luxemburg, GNS - Core Inventory Verifier for Research Reactors
Partner: IAEA Wien, Forschungszentrum Jülich, Euratom Luxemburg - Externe Validation des Programmsystems ATHLET-CD
Partner: IKE Universität Stuttgart, GRS Köln, GRS Garching, - OPSA (Oxidation Phenomena in Severe Accidents)
Partner: Commissariat à l`Energie Atomique Cadarache, Forschungszentrum Karlsruhe, Joint Research Centre Ispra, Università degli Studi di Pisa, AEKI KFKI Budapest - Radiation Spectrometry in Mixed Neutron-Photon Fields
Partner: NPL Teddington, PTB Braunschweig, NRPB Chilton, IPSN Fontenay-aux-Roses, BfS Berlin, Università degli Studi di Pisa - Erweiterung und Verifikation von TRAMO zur Lösung von Neutronen/Gammatransportproblemen und Überprüfung von Kerndatenbibliotheken
(Untersuchungen zur Versprödung von Reaktordruckgefäßen durch Gammastrahlung)
Partner: FZ Rossendorf, HS Zittau/Görlitz, IKTP TU Dresden - Entwicklung und Einsatz innovativer Methoden bei der Ausbildung von Studenten und der Qualifizierung von Mitarbeitern zum Kompetenzerhalt in der Kerntechnik
Partner: AREVA NP GmbH, NL-G - Validierung von Aktivitätsberechnungen von Absorberstäben aus Siedewasserreaktoren mittels Monte-Carlo-Methoden
Partner: Universidad Politécnica de Valencia, Università di Bologna