Interested Article - Исследовательский реактор ИРТ-Т

ИРТ-Т — исследовательский реактор Томского политехнического университета (ТПУ). Реактор бассейнового типа мощностью 6 МВт. Запущен в 1967 году, неоднократно модернизировался.

На сегодняшний день единственный действующий вузовский ядерный реактор в России, включён в страны. Это образовательный, исследовательский и производственный центр. В год здесь проводится больше 3000 экспериментов, проходят обучение более 450 студентов из России и других государств.

Ключевые исследовательские и технологические направления работы реактора — изотопное конструирование, ядерная медицина, нейтрон-активационный анализ, радиационные и ресурсные испытания приборов.

История

Реактор ТПУ относится к типовым исследовательским реакторам и входит в целую плеяду реакторов, построенных в СССР в 1950-е и 1960-е годы. Строительство томского реактора началось в 1959 году и завершилось через восемь лет. Одновременно рядом с реакторной площадкой построен посёлок Спутник — для сотрудников и обслуживающего персонала.

Физический пуск реактора состоялся 22 июля 1967 года. Тогда мощность реактора была равна 1 МВт. Пуск провела бригада из Института атомной энергии имени И. В. Курчатова . За первый год эксплуатации мощность реактора довели до 2 МВт. На реакторе начали проводить исследования по нейтронно-активационному анализу , ядерной биологии, медицине, радиофизические исследования материалов, работы с полупроводниками.

Через 10 лет с начала работы, в 1977 году, реактор остановили для реконструкции. Причина — прогрессирующая коррозия алюминиевой оболочки бака реактора и алюминиевых теплообменников . Для реактора смонтировали новый бак из стали и изменили схему охлаждения активной зоны . Последнее позволило увеличить мощность реактора в три раза — до 6 МВт.

Реконструированный реактор запустили вновь в 1984 году. После первой модернизации реактор стал ещё активнее развиваться как исследовательский и образовательный центр. Росло число сотрудников, студентов, научных направлений. В конце 1980-х на реакторе появилась установка для ядерного легирования кремния, начались исследования в области радиофармпрепаратов . В конце 1990-х здесь развернулось производство изотопов для онкологических клиник Сибири.

В 2005 году на реакторе модернизировали систему управления и защиты. Ровно за 100 суток была смонтирована новая система, в декабре 2005 года реактор был подготовлен к энергетическому пуску. Тогда же была заменена система контроля технологических параметров.

С 2014 по 2016 год на реакторе шла серьёзная и обследование всех систем, важных для безопасной эксплуатации реактора. Были модернизированы линии легирования кремния, производства радиофармпрепаратов, линия для испытания материалов под воздействием мощных потоков нейтронов и гамма-излучения, в том числе при криогенных температурах, появились дополнительные экспериментальные каналы. Появилась линия по производству фосфора-32 , начали нарабатывать лютеций-177 . Эта модернизация позволила продлить срок эксплуатации реактора до 2035 года.

С 2015 года в ТПУ открыты успешные международные программы в области ядерных технологий. В первом наборе были студенты из Египта, Ганы, Нигерии, Индии, Китая. Сегодня все они работают в атомной отрасли в своих странах. В этом же году ТПУ запустил процесс получения разрешения иностранцам обучаться непосредственно на реакторе, вся процедура заняла 1,5 года. И уже иностранцы набора 2016 года начали учиться на ИРТ-Т. Сейчас иностранцы здесь изучают не только управление реактором, но и технологии для ядерной медицины, производство радиофармпрепаратов. Среди российских работающих реакторов только в Томске, на реакторе ТПУ, могут проходить обучение иностранные граждане.

В 2018 году начались работы по созданию . Был разработан модуль виртуального тренажёра для студентов, чтобы они могли дистанционно выполнять лабораторные работы и ещё лучше изучить работу реактора.

В 2019—2020 году на реакторе прошла серьёзная . Здесь появились или были значительно улучшены экспериментальный автоматизированный комплекс для легирования полупроводниковых материалов, многофункциональный комплекс облучения мишенных образцов на выведенных нейтронных пучках, устройство генерации когерентного гамма-излучения, установка для исследования взаимодействия ядерных материалов с химически активными газами, цифровой спектрометрический комплекс позитронной спектроскопии, комплекс наработки технических и медицинских изотопов, комплекс по созданию радиофармацевтических препаратов.

В 2021 году ТПУ продлил лицензию на право эксплуатации своего исследовательского ядерного реактора на 10 лет. Это самый долгий срок единоразового продления лицензии за всю историю работы реактора.

Технические характеристики

Мощность — 6 МВт
Реактор бассейнового типа
Бак из нержавеющей стали глубиной 8 м
Активная зона расположена в бассейне под водой на глубине 6,5 м. Бассейн окружён бетоном, выполняющим роль биологической защиты
Отражатель нейтронов — металлический бериллий
Теплоноситель — деминерализованная вода, выполняет роль теплоносителя, замедлителя и биологической защиты
Обогащение топлива по урану-235 — 90 %
Плотность потока тепловых нейтронов — 2,0∙1014 н/(см2∙с)
Плотность потока быстрых нейтронов — 2,0∙1013 н/(см2∙с)
Среднее время работы на мощности в год — 3200 часов, максимальное — 3600
Горизонтальные каналы — 10 шт.
Вертикальные каналы — 14 шт.
Каналы в бериллиевой ловушке — 4 шт.
Специализированный канал для радиационных испытаний 180 мм — 1 шт.

Исследования на реакторе

Изотопное конструирование

На реакторе налажена линия по ядерному для использования в электронике. Сейчас ТПУ легирует кремний для всех российских производителей полупроводниковой продукции, а также для ряда зарубежных заказчиков. Это почти 5 % от всего объёма ядерно-легированного кремния в мире. В 2022 году на реакторе планируется открыть первый в России комплекс для легирования кремния диаметром более 200 миллиметров. Таких комплексов всего несколько в мире. Ещё одно приложение изотопного конструирования на реакторе — окраска драгоценных и полудрагоценных камней, например, топазов. У ТПУ есть в небесно-голубые цвета. Проектная мощность позволяет получать 1-1,5 тонны голубых кристаллов в год.

Ядерная медицина

Томский политех является одним из ведущих российских центров разработки и производства радиофармпрепаратов для диагностики и лечения онкологических заболеваний. На базе реактора получают диагностический изотоп технеций-99 м. ТПУ обеспечивает потребности в этом элементе клиник Сибири и Дальнего Востока. На базе реактора действует единственное в России производство фосфора-32; разработаны собственные технологии получения лютеция-177, иридия-192, вольфрама-188, рения-188, итрия-90 и других изотопов. После последней модернизации на реакторе появилось необходимое оборудование для проведения исследований в области — это перспективная методика лечения злокачественных опухолей.

Нейтрон-активационный анализ (НАА)

Это ядерный процесс, используемый для определения концентрации элементов или изотопов в образцах самых разных материалов. На реакторе ТПУ проводится элементный анализ геологических, биологических, медицинских и других образцов. Научная лаборатория изотопного анализа и технологий реактора аккредитована в Росаккредитации и имеет аттестат, подтверждающий качество измерения количественного определения элементов методом НАА.

Радиационные и ресурсные испытания приборов

На реакторе проводятся испытания, в процессе которых изучается поведение различных приборов в радиационной среде. Для этого создаются условия, в которых они эксплуатируются.

Образование

Здесь проходят занятия у студентов Томского политехнического университета из разных стран, изучающих управление, проектирование атомных станций, ядерную безопасность, нераспространение ядерных материалов, ядерную медицину, в том числе производство радиофармпрепаратов.

На площадке реактора ТПУ проходит международный курс повышения квалификации для научно-педагогических сотрудников и руководящего состава организаций из зарубежных стран-партнёров госкорпорации «Росатом».