BR2 - Belgian Reactor 2
Een (reactor)vat vol medische oplossingen
Eén van de krachtigste onderzoeksreactoren ter wereld
Belgian Reactor 2 (BR2) is een materiaaltestreactor. Sinds de opstart in 1962 is hij een van de krachtigste onderzoeksreactoren ter wereld. Door splijtstoffen en materialen te testen, draagt BR2 bij tot het garanderen van de veiligheid van huidige en toekomstige nucleaire installaties.
💡 Meer weten over materiaaltesten? Klik hier!
De onderzoeksreactor is ook een vitale speler in de wereldwijde levering van radio-isotopen, in het bijzonder voor de medische wereld. In de nucleaire geneeskunde worden radio-isotopen gebruikt voor de diagnose en de behandeling van bepaalde ziekten, waaronder kanker.
🔗 Ontdek ons kankeronderzoek of 💡 lees meer over medische radio-isotopen.
Andere toepassingen van BR2 vinden we terug in de aanmaak van radio-isotopen voor de industrie en in de productie van hoogwaardige halfgeleiders (gedopeerd silicium). Die halfgeleiders vormen het basismateriaal voor de componenten van hoogvermogen-elektronica, zoals we die bijvoorbeeld vinden in systemen voor zonne- en windenergie, hybride auto’s en hogesnelheidstreinen.
🎞️ Neem een kijkje in BR2.
De cycli van BR2
De BR2-reactor werkt volgens een schema van opeenvolgende cycli die een periode van stilstand en een periode van werking (meestal 21 dagen) omvatten. Het hoofddoel van de reactor BR2 is de bestraling van materialen onder hoge neutronenflux (maximale thermische neutronenflux van de orde van 1015 n.cm-2s-1). Deze materialen worden in opstellingen geplaatst, waarvan de complexiteit afhangt van de aard van de bestraling en het beoogde doel. De lading van de reactor (brandstofelementen, controlestaven) wordt opgesteld in functie van de doeleinden van de proefnemers ; zij wordt iedere cyclus aangepast.
Samenstelling van BR2
BR2 wordt gekoeld door water onder druk (nominale waarde: 1,235 MPa hetzij 12,6 kg/cm2 aan de ingang van de reactor), dat eveneens dient als moderator. De beryllium matrix is samengesteld uit 79 cilindrische kanalen en bevat brandstofelementen, controlestaven, experiment-opstellingen of reflectorstoppen uit beryllium. De brandstofelementen zijn samengesteld uit zes (soms minder) concentrische buizen, die zijn samengesteld uit een verbinding van uranium en aluminium en die vervaardigd zijn volgens de techniek van de poedermetallurgie. De zo geproduceerde platen worden langs beide kanten bedekt met een bekleding in een aluminiumlegering. Het gebruikte uranium is sterk aangerijkt (90 tot 93 %) met het isotoop 235U; in de toekomst kunnen zwakkere aanrijkingen worden toegepast, liefst met een verhoogde dichtheid van het uranium in de splijtstofplaten. De elementen bevatten meestal opbrandbare neutronenabsorbers (B4C, Sm2O3) in de splijtstofplaten.
De reactor is in een bassin (het reactordok) geplaatst waarin de waterhoogte (ruim 7 m boven het bovenste deksel) zodanig is dat zij een voldoende afscherming biedt aan het personeel tijdens de werking van de reactor. Tijdens de perioden van stilstand van de reactor wordt het waterniveau verlaagd om de toegang tot het deksel toe te laten. Twee hulpbassins dienen voor de opslag onder water van bestraalde materialen en voor gamma-bestralingen door middel van brandstofelementen of controlestaven, ontladen uit de reactor. De koeling van de reactor wordt gerealiseerd door de gedwongen circulatie van het water dat in de kuip bovenaan binnenkomt en onderaan de kuip verlaat.
Het BR2-complex
De reactor, de drie bassins en de reactorcontrolezaal bevinden zich in een metalen gebouw, in de vorm van een overkoepelde cilinder waarvan de dichtheid regelmatig gecontroleerd wordt. In een aanpalend gebouw (machinegebouw), bevinden zich verscheidene hulpinstallaties : een stockeerkanaal voor opslag onder water, dat in verbinding staat met het reactordok via een transferbuis; ontmantelingscellen verbonden met het stockeerkanaal; de pompen en warmtewisselaars van de primaire koelkring van de reactor; reinigingsinstallaties voor de verschillende kringlopen ; enz . Andere gebouwen herbergen de ventilatoren, de luchtfilters, de electrische hulpgroepen, de luchtcompressoren, de installaties voor de ontvangst en keuring van materialen bestemd voor de reactor, enz.
Controlestaven
Er bestaan binnen BR2 twee types controlestaven:
- een type voor compensatie en veiligheid.
Deze kunnen losgeworpen worden in de reactor om een vlugge stop te veroorzaken; - en een ander type voor regeling.
Deze regelstaven zijn permanent met hun verplaatsingsmechanisme verbonden en kunnen dus niet meewerken aan een dergelijke stop.
Hun absorberend gedeelte bestaat uit cadmium, bekleed met aluminium. Elke staaf verplaatst zich in een geleidingsbuis met koelgaten.
Monitoren en detectoren
De nucleaire instrumentatie bestaat uit neutronenmonitoren en stralingsdetectoren, gedeeltelijk tegen de reactor, gedeeltelijk in de buurt van het primaire circuit aan de uitgang van de reactor. Deze geven alarmen en kunnen een automatische vermogenvermindering van de reactor bevelen. De snelheid van deze reductie hangt af van de ernst van de vastgestelde afwijking. Gelijkaardige acties kunnen bevolen worden door een hele reeks monitoren die betrekking hebben op het koeldebiet, de druk en de temperatuur van het koelwater, de besmetting of straling in watercircuits of in lokalen, storingen in de elektriciteits- of persluchtvoeding of op experimenten.
De Beryllium-matrix
De Beryllium-matrix, die reeds driemaal (in 1980, 1996 en 2016) vernieuwd werd, omvat een groot aantal staven, in de vorm van hexagonale prisma's met cilindrische boringen (deze vormen de reactorkanalen), zodanig samengesteld dat zij benaderend een cilindrische structuur vormen. Zij is in het centrale gedeelte van de reactorkuip geplaatst. Deze kuip, in aluminium legering, omvat een bovenste gedeelte en een onderste gedeelte, in de vorm van afgeknotte kegels, aan weerskanten verbonden met de centrale cilinder.
Deksels in roestvrij staal sluiten de kuip af aan de beide uiteinden. Het bovenste deksel vertoont 79 ronde openingen, die overeenstemmen met de 79 kanalen van het centrale gedeelte in beryllium. Elke opening is verbonden met één van deze kanalen door middel van een geleidingsbuis; de openingen zijn afgedicht met stoppen tijdens de werking van de reactor. In het onderste deksel bevinden zich 18 ronde openingen, die normaal afgedicht zijn met stoppen en eveneens in verbinding staan met reactorkanalen. Zij laten de doorgang toe van experimentele opstellingen naar een afgeschermde kamer, gelegen onder de reactor.
In de kanalen van de beryllium matrix kunnen brandstofelementen, controle- en veiligheidsstaven, regelstaven, te bestralen experimenten of stoppen uit beryllium ingebracht worden; de configuratie, verkregen door middel van deze elementen, is afhankelijk van de experimentele vereisten en van de criteria waaraan dient voldaan te worden om de bedrijfszekerheid tijdens de bestralingscyclus te verzekeren.
Afval en effluenten
De vaste en vloeibare afval wordt verzameld en naar de afvalbehandelingsinstallaties van Belgoprocess gestuurd. De gasvormige effluenten worden, na filtratie, geloosd via een schoorsteen van 60 m hoog. Het is mogelijk de atmosfeer van het gebouw van de reactor en van de cellen te zuiveren door middel van actieve koolfilters. Een uitgebreid systeem meet de activiteit van het water van de primaire en secundaire kringen, van het water van de dokken en van het stockeerkanaal in het machinegebouw, van de atmosfeer van het reactorgebouw, van de lucht geloosd via de schoorsteen, enz.