Témata
Zdroj: FJFI ČVUT v Praze

Vynikající projekt z dílny univerzitního týmu

V loňském roce byly, jako již tradičně, udělovány ceny Inženýrské akademie. Cenu za vynikající realizovaný technický projekt si z prosincového slavnostního večera odnesl autorský kolektiv Katedry jaderných reaktorů Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze za podkritický reaktor VR-2. Trofej byla předána vedoucímu kolektivu autorů projektu Ing. Janu Ratajovi, Ph.D., kterého jsme se měli možnost zeptat na podrobnosti týkající se tohoto vítězného projektu.

Hana Janišová

Vystudovala Divadelní fakultu AMU. Většinu svého profesního života pracovala jako redaktorka v rozličných periodikách nebo na PR pozicích ve firmách různého zaměření, naposled z oblasti informačních technologií.
Osobně jí jsou blízká nejen témata týkající se techniky a technologií, ale například také z oblasti sociální nebo školství a další.
Pro MM Průmyslové spektrum pracuje od roku 2017. Její stěžejní mimopracovní aktivitou je ochrana zvířat.

Reklama

MM: Co znamená termín „podkritický reaktor“ a jaký je rozdíl mezi ním a dalšími dvěma reaktory, provozovanými ČVUT – školním reaktorem VR-1 a fúzním reaktorem, tokamakem Golem?

J. Rataj: Podkritický znamená, že množství a uspořádání paliva v reaktoru neumožňuje samovolné udržení štěpné řetězové reakce. Aby zařízení běželo, potřebuje neustálý přísun neutronů z externího zdroje neutronů. To je hlavní rozdíl oproti reaktoru VR-1, který pracuje jako kritický a dokáže udržovat štěpnou řetězovou reakci bez pomoci externího zdroje neutronů. Fúzní reaktor Golem je úplně jiné zařízení, které pracuje na opačném principu než štěpný reaktor. Slouží ke studiu jaderné fúze, tj. slučování jader lehčích prvků, a štěpení v něm vůbec neprobíhá.

MM: Proč padla volba právě na tento typ reaktoru?

J. Rataj: Podkritický reaktor splňoval požadavky ohledně plánovaného budoucího využití zařízení a na rozdíl od stavby klasického kritického reaktoru jsou jeho příprava, licencování, stavba i provoz výrazně jednodušší. I když stále složité 😊.

Za významný počin celého projektu reaktoru VR-2 považuji to, že celý návrh, a z velké části i výstavba tohoto reaktoru byly prováděny pracovníky ČVUT v Praze. Že toto zařízení nebylo dodáno externí firmou, ale je vlastně takové skoro ‚home made‘,“ říká Jan Rataj. (Zdroj: FJFI ČVUT v Praze)

MM: Co bylo důvodem pro rozhodnutí ČVUT vybudovat nové jaderné zařízení a kdy tato myšlenka vznikla?

J. Rataj: Myšlenka vznikla již někdy kolem roku 2010, nicméně reálné obrysy získala v roce 2014, kdy nám finská Aalto University nabídla, že nám daruje jaderné palivo. Hlavní motivací byl narůstající zájem o reaktor VR-1, který poptávku „zákazníků“ již nestíhal uspokojovat. Proto jsme se rozhodli, že postavíme další zařízení, na které přesuneme část aktivit z reaktoru VR-1, a uvolníme tak čas pro zájemce.

MM: Jak celý projekt vznikal? Museli jste se v jeho průběhu potýkat s významnějšími problémy?

J. Rataj: Problémů byla celá řada, jelikož v průběhu realizace projektu nastala covidová pandemie a později přišla válka na Ukrajině. Měli jsme problém se sháněním dodavatelů. Hodně nás zasáhly nedostatky komponent a materiálů, zdražování...

Technické řešení reaktoru VR-2 vychází z bazénového uspořádání reaktorové nádoby, tak jako je tomu i u reaktoru VR-1 – viz obrázek. (Zdroj: FJFI ČVUT v Praze)

MM: A existoval některý natolik nepřekonatelný problém, že jste kvůli němu třeba museli pozměnit koncepci projektu? Pokud ano, jak konkrétně?

J. Rataj: Žádný problém, který by nás nutil měnit koncepci projektu, se naštěstí neobjevil. Významnější technický problém, s nímž jsme se museli vypořádat, vyplynul z průzkumu podloží v místě budoucího umístění reaktoru. Počítali jsme s tím, že reaktorová nádoba bude z důvodu prostorových omezení částečně umístěna pod úroveň podlahy reaktorové haly. Přičemž původní odhad byl, že nádoba bude usazena cca na 0,5 m silný betonový základ. Bohužel se ukázalo, že v daném místě se nachází velká vrstva navážky. Bylo tedy nutné vytvořit více než 3,5 m hluboký výkop, který byl pak až do úrovně 3 m vybetonován. Vznikla tak masivní betonová základová deska, která je zcela jistě schopna nést výrazně větší reaktorové nádoby, než má reaktor VR-2.

Reklama
Reklama
Reklama

MM: Kde a jakým způsobem je reaktor umístěn?

J. Rataj: Reaktor VR-2 je umístěn na dolním podlaží reaktorové haly školního reaktoru VR-1. Nyní se tedy v hale nacházejí dva reaktory: školní reaktor VR-1 uvedený do provozu v roce 1990, a podkritický reaktor VR-2, o němž se bavíme nyní. Hala reaktoru se nachází v budově Těžkých laboratoří areálu MFF UK Troja. Nicméně vlastníkem i provozovatelem obou reaktorů je ČVUT v Praze.

Jak již bylo zmíněno, reaktor, resp. reaktorová nádoba, je instalován částečně pod úroveň podlahy haly. Nádoba je usazena v nerezovém pouzdře, které je zabetonováno do masivního betonového základu.

Projekt obsahuje mimo jiné unikátní řešení vnitřní vestavby reaktoru, která nese celou jeho aktivní zónu. Tato vestavba byla navržena tak, aby zajistila nejen rychlé a jednoduché manipulace s palivem, ale umožňuje i významné změny uspořádání paliva. (Zdroj: FJFI ČVUT v Praze)

MM: Můžete nám přiblížit technické detaily celého řešení?

J. Rataj: Technické řešení reaktoru VR-2 se nijak významně neodlišuje od řady jiných návrhů podkritických reaktorů. Vychází z bazénového uspořádání reaktorové nádoby, v níž se nachází aktivní zóna s uranovým palivem a moderátor v podobě lehké vody. Reaktorová nádoba má válcový tvar s plochým dnem, je vyrobena z nerezové oceli. Průměr nádoby je 1,3 m a výška 1,7 m. Nádoba je opatřena dvěma symetrickými otvory o průměru téměř 13 cm pro instalaci radiálních kanálů, které jsou vyrobeny z hliníku. Jeden radiální kanál je trvale součástí reaktorové nádoby a slouží k umístění neutronového zdroje pro řízení reaktoru. V umístění vnějšího zdroje neutronů je hlavní odchylka designu našeho reaktoru oproti jiným, jelikož obvykle se vnější zdroj neutronů vkládá ve vertikálním směru ode dna nádoby do středu aktivní zóny. V našem případě se jako zdroj neutronů využívá D-D generátor neutronů a na něj byla velikost radiálního kanálu optimalizována. Aktivní zóna reaktoru je umístěna v tzv. vnitřní vestavbě. Ta zajišťuje, že konfigurace aktivní zóny (uspořádání paliva v pravidelné mříži) bude vždy a za jakýchkoliv podmínek podkritická. Standardní aktivní zóna obsahuje kombinaci obohaceného a přírodního uranového paliva ve formě palivových proutků. Stínění okolo reaktorové nádoby zajišťují bloky z vysoce hustotního betonu sestavené do dvanáctistěnu.

MM: Které největší technické zajímavosti tento projekt obsahuje?

J. Rataj: Za mě je to unikátní řešení vnitřní vestavby reaktoru, která nese celou jeho aktivní zónu. Tato vestavba byla navržena tak, aby zajistila nejen rychlé a jednoduché manipulace s palivem, tj. jeho vyjmutí nebo založení do reaktorové nádoby, ale umožňuje nám i významné změny uspořádání paliva. Díky tomu jsme schopni změnit jak typ mříže aktivní zóny (čtvercová nebo trojúhelníková), tak i její rozteč (vzájemnou vzdálenost proutků v mříži). To poskytuje značnou variantnost experimentálních úloh na reaktoru VR-2.

Reklama

A za významný počin celého projektu reaktoru VR-2 považuji to, že celý návrh, a z velké části i výstavba tohoto reaktoru byly prováděny pracovníky ČVUT v Praze. Že toto zařízení nebylo dodáno externí firmou, ale je vlastně takové skoro „home made“.

MM: Můžete nám více přiblížit tým, který reaktor vytvořil? Které profese se při jeho projektování a tvorbě uplatnily?

J. Rataj: Tým tvořili pracovníci Katedry jaderných reaktorů, Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské, ČVUT v Praze. Jednalo se převážně o pracovníky, kteří zajišťují a mají zkušenosti s provozem školního reaktoru VR-1. Využili jsme i pomoc kolegů z Fakulty stavební, především při procesu umisťování a výstavby základové desky. Vybrané komponenty byly dodány externími dodavateli. Například reaktorová nádoba, zásobní nádrž moderátoru, demineralizační stanice, stínění reaktoru, radiační monitorovací systém nebo systém řízení neutronového zdroje.

Model podkritického reaktoru VR-2 z dílny pracovníků ČVUT v Praze. (Zdroj: FJFI ČVUT v Praze)

„Uf!“ Není jednoduché vzpomenout si na všechny profese. Ale byli to například odborníci na geotechniku, geofyziku a hydrogeologii, stavební inženýři, statici, konstruktéři, výpočtáři z oblasti reaktorové fyziky, termohydrauliky, odborníci na radiační ochranu, fyzickou ochranu, řídicí systémy, elektrikáři a řada dalších profesí.

MM: Jaké máte – vy a váš tým – plány do budoucna? Co se týče případného dalšího reaktoru, ale nejen...

J. Rataj: Nyní chceme dokončit proces uvádění reaktoru do provozu a získat povolení SÚJB ke standardnímu provozu. Zároveň připravujeme a ověřujeme experimentální úlohy pro výuku našich studentů. V další fázi připravíme výukové a výcvikové kurzy pro externí zájemce, kterých je už nyní více než dost.

Co se týká dalšího reaktoru u nás, tak si dáme asi chvíli pauzu 😊. Nyní se hlavně těšíme na výstavbu nových jaderných zdrojů v ČR a budeme rádi, když k tomuto budeme moci alespoň nepatrně přispět naší odborností.

Jan Rataj
pochází s Týna nad Vltavou, který leží v blízkosti jaderné elektrárny Temelín. Po zakončení studia na vltavotýnském gymnáziu nastoupil v roce 1995 ke studiu jaderného inženýrství na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské, ČVUT v Praze. V tomto oboru absolvoval jak inženýrské, tak i doktorské studium. V letech 2012 až 2013 absolvoval šestiměsíční stáž ve Spojených státech amerických na úřadu pro jadernou bezpečnost – US NRC. Během stáže se věnoval především hodnocení bezpečnosti výzkumných jaderných reaktorů a účastnil se inspekcí na těchto zařízeních.
Pracovníkem Katedry jaderných reaktorů FJFI ČVUT v Praze se stal v roce 2001, od roku 2005 působí jako akademický pracovník. V letech 2008 až 2018 zastával funkci vedoucího provozu reaktoru a zástupce vedoucího katedry. Od roku 2018 vykonává funkci vedoucího katedry.
Jako akademický pracovník zajišťuje výuku v oblasti experimentální neutronové a reaktorové fyziky. Věnuje se experimentální a výukové činnosti na školním reaktoru VR-1 a v jeho laboratořích, rozvoji praktického jaderného vzdělávání a experimentálních metod reaktorové fyziky. Dlouhodobě spolupracuje s MAAE v oblasti využívání výzkumných jaderných reaktorů a jaderného vzdělávání, účastní se misí MAAE zaměřených na hodnocení bezpečnosti výzkumných jaderných zařízení. Je členem Rady Státního ústavu radiační ochrany.

Související články
Vezměme rozum do hrsti a bojujme

Pavel Sobotka, zakladatel a ředitel firmy Frentech Aerospace. Základy technických a technologických schopností získal v Tesle Brno, kde pracoval 27 let. Již tehdy byl přesvědčen, že přesná mechanika bude stále atraktivním oborem, jelikož se podílí absolutně na všem, co používáme. Brýle, zdravotnická technika, auta, letadla, kosmické rakety, obranný průmysl, tiskařina, výroba mikročipů, počítačů a mnoho dalšího.

Výzkumné a vývojové technologie v Řeži jsou příležitostí pro český výzkum a prům

Centrum výzkumu Řež s.r.o. (CVŘ) je výzkumná organizace, která navazuje na tradici jaderného výzkumu v řežském údolí a rozšiřuje jej do oblastí nových technologií ve sféře základního i aplikovaného, tzv. předkomerčního výzkumu. Je provozovatelem dvou výzkumných reaktorů a celé řady technologií pro výzkum a vývoj v jaderné oblasti.

Přínos vědců pro českou ekonomiku

Výzkumná a vědecká pracoviště jsou častými nositeli průlomových objevů a řešení. Jejich přínos pro konkurenceschopnost firem a národních ekonomik je neoddiskutovatelný. Jak si vede v této oblasti Akademie věd ČR, jak spolupracuje s průmyslovou sférou a kde vidí svou přidanou hodnotu? Na toto téma jsme diskutovali s předsedkyní AV ČR profesorkou Evou Zažímalovou.

Související články
Trnitá cesta české vědy a výzkumu

Třicet let je diskutovaným tématem propojení české vědy a výzkumu s průmyslem. Podařilo se konečně v této oblasti učinit pokroky? Proč se čeští vědci nehrnou do tuzemských firem a proč české školství negeneruje kreativní osobnosti? K diskuzi o těchto otázkách jsme pozvali docenta Jiřího Krechla, který se problematice výzkumu a vývoje dlouhodobě věnuje.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ujíždí nám vlak digitalizace?

Rozhovor s Martinem Peňázem ze společnosti Autodesk, nám dává možnost nahlédnout na současnou digitální transformaci optikou, jejichž rámec a obzory se vytvářely dalece před tím, než nás doba covidová naučila přemýšlet a konat jinak a pružněji, než bylo standardem.

Způsob myšlení definuje naši úspěšnost

Ekonomické změny způsobené pandemií vyžadují nové přístupy v oblasti lidských zdrojů a leadershipu. O své zkušenosti a náměty, jak v tomto turbulentním čase efektivně využít lidský potenciál, včetně svého, se s námi podělila Lucie Teisler, vedoucí partnerka poradenské společnosti Anderson Willinger.

Hybatelé byznysu

Jan Zadák se více než dvacet let pohyboval v nejvyšších patrech globálního byznysu v oblasti IT. Mimo jiné zodpovídal za globální prodej, strategii a marketing veškerých produktů a služeb Hewlett-Packard. Nejen jeho zkušenosti z velkého byznysu, ale i jeho optimismus a víru v nastupující generaci vám chceme přiblížit prostřednictvím rozhovoru, který naší redakci poskytl.

Role technické univerzity v udržitelné společnosti, Prof. David Tuček, UTB Zlín

Smyslem nové série podcastů je představit současnou roli univerzity a hledat její skutečné postavení a poslání ve vztahu k vývoji konkurenceschopnosti tuzemské ekonomiky a společnosti jako takové. Hovoříme s rektory a děkany technických univerzit a fakult o jejich denní operativě, o realizaci dlouhodobé strategie, jejich pohledu na ukotvení vzdělávací instituce ve společnosti a dalších tématech. Tentokráte jsme o rozhovor požádali profesora Davida Tučka, děkana Fakulty managementu a ekonomiky Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně.

Více propojujme vysoké školy s praxí

Profesor Jaroslav Kopáček patří zcela bez pochyb mezi nestory oboru hydrauliky a pneumatiky v naší zemi ve druhé polovině 20. století, a proto mu byla na Mezinárodním strojírenském veletrhu 2019 v Brně udělena po zásluze Zlatá medaile za celoživotní tvůrčí technickou práci a inovační činy. Při příležitosti ocenění práce pana profesora jsme připravili malý medailonek tohoto skromného a entuziastického člověka. Pan profesor nám při této příležitosti sdělil i několik svých zajímavých postřehů.

Prognózovat vývoj ekonomiky by bylo jednodušší, kdyby šlo jen o ekonomiku, říká ekonom Miroslav Zámečník

Složitá geopolitická situace natolik ovlivňuje ekonomické světové dění, že s jistotou prognózovat vývoj české ekonomiky není jednoduché. Klasické spouštěče, které ohlašují krizi, nefungují. Kdo dnes v recesi uspěje, proč je ČR pořád pro zahraniční investory zajímavá a která firma se budoucnosti bát nemusí? To jsou témata, nad kterými redakce MM Průmyslového spektra diskutovala s hlavním analytikem České bankovní asociace Miroslavem Zámečníkem.

Výzkum rozděluji pouze na dobrý a špatný, říká Libor Kraus

Prezident Asociace výzkumných organizací Libor Kraus se pohybuje v oblasti výzkumu a vývoje 30 let. Jaká vidí pozitiva, úskalí a rezervy v této důležité součásti našeho ekonomického růstu? Na to jsme se ho zeptali v rozhoru, který poskytl redakci MM Průmyslového spektra.

Energetičtí inovátoři – studenti pracují na originálních projektech

Studium technických oborů má obrovskou perspektivu, přesto nejsou u studentů příliš populární. Bojí se náročného studia i případného neúspěchu. „Kdo má však techniku rád, ten se bát nemusí,“ vysvětluje Dr. Ing. Jaroslav Synáč, vedoucí katedry energetických strojů a zařízení Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni.

Jsme zemí malých firem a živnostníků?

Podařilo se po více než 25 letech v České republice obnovit řemeslnou tradici a drobné podnikání, nebo jsou páteří českého průmyslu pouze velké firmy a nadnárodní společnosti? Jaký je český živnostník, co ho trápí a jaká je v této oblasti aktuální situace?

MM Glosa: Dojná kráva byrokracie

Ideologie Green Dealu, jako senzor laserového navádění, nás pronásleduje na každém kroku. Neutečeme před ní, neschováme se za roh. Žalostný stav zanedbané energetické sítě si vyžádá obrovské investice pro její potřebnou zásadní modernizaci. K financování poslouží desátky z nárůstu cen energií, ke kterým zákonitě musí dojít. Distribuční společnosti to pochopitelně ze svých zisků hradit nebudou. 

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit