logo logo

Raziskave

Osnovni cilj vseh raziskav je (so)ustvarjanje in razvoj novega znanja. Nova spoznanja so eno izmed najpomembnejših gonil napredka in izboljševanja varnosti jedrskih objektov pri nas in v svetu.

Raziskave Odseka za reaktorsko tehniko so usmerjene predvsem v razvoj in uporabo naprednih modelov in računalniških simulacijskih orodij, ki omogočajo napovedovanje in razumevanje fizikalnih procesov, ki so pomembni za zagotavljanje varnosti jedrskih elektrarn. Glavna področja naših raziskav so:

Prenos toplote in snovi

Jedrske reaktorje je vedno potrebno hladiti. Večino današnjih reaktorjev hladimo s tekočo vodo in vodno paro. Pri reaktorjih v prihodnosti pa načrtujemo in preverjamo tudi uporabo plinov in tekočih (staljenih) kovin in soli. Tokovi tekočin so v razmerah zelo intenzivnega hlajenja praviloma močno turbulentni in dostikrat zaradi uparjanja tudi dvofazni. Cilj naših raziskav je takšne procese kar najbolj verodostojno in natančno simulirati.

Tokovnice v kanalu med gorivnimi palicami.

Staranje in celovitost za varnost pomembnih komponent

Radioaktivne snovi želimo z več zaporednimi pregradami zadržati v reaktorju. Razmeroma visoke obremenitve in različni procesi staranja, npr. utrujanje in napetostna korozija, lahko v več desetletjih obratovanja jedrskih elektrarn pregrade poškodujejo. Pri staranju kovinskih materialov ima dostikrat zelo veliko vlogo tudi mikrostruktura. Raziskujemo metode, ki napovedujejo nastanek in razvoj razpok z upoštevanjem naključne oblike in usmerjenosti kristalnih zrn.

Model žice iz nerjavnega jekla. Barve prikazujejo posamezna kristalna zrna.

Verjetnostne varnostne analize

Jedrske elektrarne so kompleksni tehnološki sistemi, ki vključujejo stotine sistemov in tisoče različnih komponent. Zasnovane in zgrajene so tako, da lahko brez težav prenesejo odpoved posameznih sistemov. Z verjetnostnimi varnostnimi analizami pa lahko ocenimo ranljivost oz. zanesljivost elektrarne na poljubne kombinacije okvar in odpovedi. Tovrstne ocene ranljivosti v zadnjem času vedno pogosteje predstavljajo osnovo za optimizacijo investicij v varnostno opremo. To zahteva vse bolj natančne in kompleksne modele ter simulacijske metode, ki jih razvijamo v Odseku.

 Varnostna analiza ogroženosti ob terorističnem napadu.

Resne nezgode

Jedrski reaktorji tudi po zaustavitvi proizvajajo zaostalo toploto, ki je posledica spontanih radioaktivnih razpadov razcepkov, nastalih med verižno reakcijo v delujočem reaktorju. Zato je tudi zaustavljene reaktorje nujno potrebno hladiti. Če nam to ne uspe, se bo reaktor začel pregrevati in se bo prej ali slej tudi stalil (resna nezgoda). Ob pregrevanju reaktorja in ob stiku taline z betonom se lahko sprostijo večje količine vodika. V odseku raziskujemo metode za napovedovanje širjenja in obvladovanje vodika brez eksplozij. Raziskujemo tudi parne eksplozije, ki bi lahko nastale ob stiku staljenega jedrskega goriva s hladno vodo.

Razvoj modelov in računalniških simulacij podpiramo z občasnim eksperimentalnim delom naših sodelavcev na evropskih eksperimentalnih napravah (sponzor je Evropska komisija). Redno sodelujemo v mednarodnih projektih Evropske komisije in OECD/NEA, ki nam omogočajo dostop do rezultatov relevantnih poskusov.

V preteklih letih smo se osredotočali predvsem na modeliranje procesov v reaktorjih 2. generacije, torej tistih, ki so danes v obratovanju (Tudi NE Krško). V zadnjem času pa se posvečamo tudi procesom v reaktorjih 3. (v gradnji, npr. Olkiluoto 3 na Finskem) in 4. (v razvoju) generacije, pa tudi eksperimentalnega fuzijskega reaktorja ITER, ki ga gradijo v francoskem raziskovalnem središču Cadarache. Prelivanje znanja in izkušenj med različnimi koncepti reaktorjev je zelo dobrodošlo za hitrejši razvoj znanja in za izboljšave jedrske varnosti. Upravljavci jedrskih elektrarn se namreč praviloma osredotočajo na spremljanje izkušenj v podobnih reaktorjih.

Več o naših raziskavah in tekočih projektih.

 
 

Stran ureja: Jure Oder

classical view