JINR.info

Быстрый импульсный реактор ИБР-2
Быстрый импульсный реактор ИБР-2
ИБР-2 - это быстрый импульсный реактор периодического действия. Его главное отличие от других реакторов состоит в механической модуляции реактивности с помощью подвижного отражателя

Физические задачи

Исследовательский ядерный реактор ИБР-2, расположенный в Лаборатории нейтронной физики, используется для изучения свойств конденсированных сред с помощью рассеяния нейтронов. Основные направления исследований на этой базовой установке:
 
• Слоистые наноструктуры 
• Физика и химия полимеров 
• Кристаллические структуры 
• Структура и динамика индустриальных материалов 
• Магнетизм и сильнокоррелированные электронные системы 
• Молекулярная биология и фармацевтика 
• Науки о Земле (структура горных пород и минералов) 

Принцип действия 

ИБР-2 - это быстрый импульсный реактор периодического действия. Его главное отличие от других реакторов состоит в механической модуляции реактивности с помощью подвижного отражателя (ПО). Подвижный отражатель является сложной механической системой, с общей массой до 60 т, обеспечивающей надежную работу двух частей, определяющих модуляцию реактивности: основной подвижный отражатель (ОПО) и дополнительный подвижный отражатель (ДПО). Роторы ОПО и ДПО вращаются в противоположных направлениях с разными скоростями. В момент совмещения обоих отражателей у зоны реактора генерируется импульс мощности. Отражатели вращаются с помощью асинхронного двигателя и размещены в тонкостенном герметичном кожухе, заполненном гелием. Система охлаждения реактора трехконтурная и состоит из двух петель из соображений безопасности. Теплоносителем в первом и втором контурах охлаждения является жидкий натрий, в третьем - воздух. Циркуляция жидкого натрия обеспечивается электромагнитными насосами. 

История создания комплекса спектрометров реактора ИБР-2

Реактор ИБР-2 ОИЯИ обладает наибольшим в мире импульсным потоком нейтронов, достижимом на исследовательских источниках нейтронов (1016 н/см2/с) и является единственным современным источником нейтронов мирового класса для исследований конденсированных сред на территории России. 

Реактор ИБР-2 был принят в эксплуатацию в 1984 г. За более чем 20 лет работы реактора ИБР-2 на его выведенных пучках нейтронов был создан уникальный комплекс спектрометров и накоплен большой опыт проведения экспериментов, в которых рассеяние нейтронов используется для исследования конденсированных сред. В настоящее время реактор ИБР-2 располагает комплексом из 11 спектрометров, представляющим широкие возможности исследования наносистем и материалов методами нейтронографии: 

• малоугловое рассеяние нейтронов (1 спектрометр): спектрометр ЮМО для исследования структурных характеристик наносистем; 
• рефлектометрия (2 рефлектометра): рефлектометр поляризованных нейтронов РЕМУР для исследования магнитных пленочных и слоистых наноструктур в широком диапазоне температур 10 – 300 К и внешних магнитных полей 0 – 5 Т; рефлектометр неполяризован-ных нейтронов РЕФЛЕКС для исследования слоистых наноструктур в широком диапазоне температур 10 – 300 К; 
• нейтронная дифракция (3 дифрактометра): дифрактометр общего назначения ДН-2 для проведения исследований в широком диапазоне температур 10 -1000 К; дифрактометр ФДВР для прецизионных структурных следований; дифрактометр ДН-12 для проведения исследований в широком диапазоне температур 10 – 300 К и внешних высоких давлений 0 – 10 ГПа; 
• неупругое рассеяние нейтронов: cпектрометр прямой геометрии ДИН-2ПИ для исследования атомной динамики наноструктур и материалов; спектрометр обратной геометрии НЕРА-ПР для исследования колебательных спектров наноструктур и материалов; 
• нейтронографический неразрушающий контроль внутренних напряжений в объемных конструкционных материалах и промышленных изделиях: фурье стресс-дифрактометр ФСД; дифрактометр Эпсилон; дифрактометр СКАТ. 

Дифрактометрия - это экспериментальная техника исследований твердого тела на импульсных источниках. В ЛНФ были предложены многие идеи нейтронной дифрактометрии, нашедшие затем применение и получившие дальнейшее развитие в других нейтронных центрах. Новый этап развития дифрактометрии по времени пролета связан с созданием фурье-дифрактометров, сначала в 1984 г. на реакторе ВВР-М в ПИЯФ РАН (г. Гатчина), а затем в 1992 г. на реакторе ИБР-2. Создание фурье-дифрактометра высокого разрешения (ФДВР) показало, что на импульсных источниках с длинным импульсом (каким является ИБР-2) могут быть получены структурные результаты такого же или даже более высокого качества, как и на современных источниках нейтронов с узким импульсом. Успешное создание ФДВР позволил приступить к строительству на реакторе ИБР-2 еще одного фурье-дифрактометра (ФСД), оптимизированного для изучения внутренних напряжений, на котором в 2003 г. проведены макетные испытания и первые эксперименты. Комплекс из дифрактометров СКАТ и ЭПСИЛОН в значительной степени ориентирован на науки о Земле. Растущий запрос на применение нейтронных методов в материаловедении и инженерных науках обусловило появление дифрактометра ФСД. 

Принципиальные характеристики реактора ИБР-2
Максимальная тепловая мощность, МВт 2
Пиковая мощность в импульсе, МВт 1500
Мощность между импульсами, МВт 0.12
Частота импульсов, Гц 5
Полуширина быстрого нейтронного импульса, мксек 245
Теплоноситель жидкий натрий
Объем активной зоны, литров 22
Тип топлива, масса PuO2, 82.5кг
Число топливных сборок 78
Плотность потока тепловых нейтронов с поверхности замедлителя:
  • усредненная по времени
  • максимум в импульсе

1013 н/см²•сек 
1016 н/см²•сек