Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik Ausbildungskernreaktor AKR-2

Am 22. März 2005 um 19:30 Uhr wurde der neue Ausbildungskernreaktor AKR-2 der Technischen Universität erstmals kritisch. Im Beisein der Vertreter der atomrechtlichen Genehmigungs- und Aufsichtsbehörde, des TÜV als Gutachter, der Planer und der an der Errichtung maßgeblich beteiligten Firmen konnten die entscheidenden Inbetriebnahmemessungen erfolgreich durchgeführt werden. Mit der neuen Anlage steht den Nutzern aus Lehre und Forschung der modernste Ausbildungsreaktor Deutschlands zur Verfügung. Von den verbesserten Ausbildungsbedingungen profitieren in erster Linie die Studierenden der technischen und naturwissenschaftlichen Disziplinen, aber auch zukünftige Medizinphysik-Experten. Der interessierten Öffentlichkeit und Schülern ist die Anlage nach Vereinbarung ebenfalls zugänglich.
Nutzer des AKR-2 ist die Professur  für Wasserstoff- und Kernenergietechnik. Die neue Anlage löst den AKR-1 ab, der von Juli 1978 bis März 2004 mit einer sehr erfolgreichen Bilanz in Betrieb war. Der Umbau wurde aus Mitteln des Bundes und des Freistaates Sachsen finanziert.

AKR-2

AKR-1

Der Ausbildungskernreaktor der Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik ist ein homogener feststoffmoderierter Nullleistungsreaktor. Der Reaktor wurde als AKR-1 am 28. Juli 1978 erstmals kritisch. Die zylindrische Spaltzone besitzt einen Durchmesser von 250mm, hat eine kritische Höhe von 275mm und ist aus plattenförmigen Brennelementen aufgebaut. Die Brennelementplatten bestehen aus einer homogenen Mischung aus Uranoxid (Anreicherung < 20% U-235) und Polyäthylen als Moderatormaterial. Die Spaltzone enthält insgesamt 794g U-235.
Die maximale Dauerleistung des Reaktors beträgt 2 Watt. Gesteuert wird die Anlage durch drei kombinierte Steuer- und Sicherheitsstäbe aus Cadmium. Für den sicheren Start des Reaktors befindet sich im Inneren die Anfahrneutronenquelle (Am-Be; Quellstärke 2,2·10⁶ s^-1). Die Spaltzone ist allseitig von einem Reflektor aus Reinstgraphit umgeben. Das zylindrische Reaktorgefäß als äußere Umhüllung besteht aus Schwerbeton mit ca. 75cm Wandstärke und dient maßgeblich der Strahlenabschirmung. 
Zur Durchführung von Experimenten besitzt der AKR den durch die Spaltzone führenden Zentralkanal sowie fünf weitere Experimentierkanäle. Bei einer Reaktorleistung von 2 Watt beträgt die Flussdichte thermischer Neutronen in der Mitte des zentralen Experimentierkanals 5·10⁷ cm^-2s^-1.  Zwei Kanäle mit einem lichten Durchmesser von 75mm liegen tangential zur Spaltzone im Reflektor.
Der Reaktor ist so ausgelegt, dass ein prompt-überkritischer Zustand durch Fehlbedienung unter keinen Umständen herbeigeführt werden kann sowie unzulässige Leistungserhöhungen unmöglich sind und somit eine Gefährdung des Bedienpersonals, der Umgebung und des Reaktors selbst ausgeschlossen ist. U.a. wurden dafür die Überschussreaktivität auf maximal 0,3% beschränkt und der Austritt von Spaltprodukten durch ein Mehrbarrierensystem verhindert.
Die Reaktoranlage dient überwiegend zu Ausbildungs- und Lehrzwecken, ist aber auch Instrument für Forschungsarbeiten in nationalen und internationalen Projekten.

Schnittbild AKR:

Ansprechpartner:

Prof. Dr. W. Hansen / Dr. T. Wolf Tel.: Fax: pers.: email:     0351/463-33831 0351/463-33831 PAU, Zi. 214/2 Wolfgang.Hansen@tu-dresden.de Tilo.Wolf@tu-dresden.de

Postanschrift: TU Dresden Institut für Energietechnik Ausbildungskernreaktor Helmholtzstraße 10 01062 Dresden Besucheranschrift: TU Dresden Institut für Energietechnik Walther-Pauer-Bau George-Bähr-Straße 3b 01069 Dresden

Standort/Lageplan:

Praktika: 
 

Reaktorpraktikum	Strahlenschutzpraktikum
Reaktorstart	Zählrohrcharakteristiken
Steuerstabkalibrierung	Bestimmung von Halbwertszeiten
Bildung und Zerfall radioaktiver Nuklide	Gammastrahlendosis- und Dosisleistungsbestimmung
Kritisches Experiment	Identifikation unbekannter Radionuklide
Einflussfunktion	Gammaspektroskopie
Pile-Oszillator	Messung von Gamma- und Neutronenstrahlenfeldern
Neutronenflussdichtemessungen	Abstandsgesetz und Abschirmung

Studium generale:
 

Kernreaktorpraktikum

Die Lehrveranstaltung besteht aus einer Kombination von Vorlesung und Praktikum am Ausbildungskernreaktor der TU Dresden mit den Schwerpunkten: - Kernenergie im Energiemix - Energieumwandlung bei Kernreaktionen, speziell Kernspaltung - Prinzip der gesteuerten Kettenreaktion im Kernreaktor - Aufbau eines Kernreaktors, Wirkung seiner Komponenten - Nullleistungs-, Forschungs- und Kernkraftwerksreaktoren (Typen und Besonderheiten) - Sicherer Betrieb von Kernreaktoren - Entsorgungskonzepte - Arten und Eigenschaften radioaktiver Strahlung - Grundzüge des praktischen Strahlenschutzes - Durchführung von Praktikumsversuchen zu den Themen:    • Reaktorstart  (einschl. Strahlenfeldmessungen)     • Steuerstabkalibrierung    • Kritisches Experiment    • Gammastrahlendosis- und Dosisleistungsbestimmung  (einschl. Abstandsgesetz und Strahlenabschirmung)    • Bildung und Zerfall radioaktiver Isotope    • Identifikation unbekannter Radionuklide (Gamma-Spektrometrie)     Dauer: Termin:             Abschluss: 2 Semesterwochenstunden (2 Einführungsvorlesungen je 1 DS, 6 Praktika je 2 DS) Beginn der Lehrveranstaltung (Einweisung) unter Termine, Vorlesungs- und Praktikumstermine danach nach Vereinbarung, zur Anmeldung bitte vorher an Ansprechpartner wenden Teilnahme- bzw. auf Wunsch Leistungsbescheinigung (2 SWS)

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Besuch des Ausbildungskernreaktors mit Demonstrationsstart

Interessenten wird die Möglichkeit geboten, sich am Ausbildungskernreaktor AKR der TUD über Grundlagen der Kernenergie, der gesteuerten Kernspaltung, der Sicherheit von Kernanlagen, der entstehenden Strahlung und des Strahlenschutzes zu informieren. In Vortrags- bzw. Gesprächsform werden einige physikalische Grundlagen der Kernspaltung, der prinzipielle Aufbau von Kernreaktoren, die Stellung der Kernenergie im Energiemix sowie Sicherheits- und Entsorgungskonzepte dargestellt. Die Teilnehmer lernen die wesentlichen Bestandteile des TU-eigenen Reaktors kennen und erhalten die Möglichkeit, unter Aufsicht selbst einen Reaktorstart durchzuführen und verschiedene Strahlenschutzmessungen an der Anlage vorzunehmen. Allgemeine Fragen sind willkommen.   Dauer: Termin:             Abschluss: jeweils einmalige Veranstaltung, ca. 2 DS nach Vereinbarung (persönlich, telefonisch, e-mail, bitte an Ansprechpartner wenden), bereits feststehende Veranstaltungen unter Termine vorzugsweise werden Gruppen von ca. 3-10 Teilnehmern zusammengestellt kein

 

Verfügbare Lehr- und Informationsmaterialien (Download als PDF-File):

- download: Informationsfaltblatt zum AKR - download: Broschüre Bau und Inbetriebnahme AKR-2 - download: Beschreibung des Aufbaus, der Funktionskontrolle und der Betriebsprotokollierung - download: Description of the Reactor Facility, Procedure of Operation (English Version) - download: Praktische Hinweise zum Kernreaktorpraktikum - download: Versuch "Reaktorstart" - download: Versuch "Steuerstabkalibrierung" - download: Versuch "Bildung und Zerfall radioaktiver Isotope" - download: Versuch "Kritisches Experiment" - download: Versuch "Gammastrahlendosis- und Dosisleistungsbestimmung" - download: Versuch "Identifikation unbekannter Radionuklide (Gamma-Spektrometrie)" - download: Versuch "Einflussfunktion" - download: Versuch "Neutronenflussdichte"

Für  Schüler der 11. und 12. Klassen und andere Interessierte wird ein ca. 3-stündiges  Informationsprogramm zu Fragen der Kernenergie mit anschließendem Demonstrations-Reaktorstart angeboten (telefonische Terminabsprache erbeten).

Für Physikleistungskurse der Gymnasien ist ein erweitertes Programm mit Praktikum möglich.

• Entwicklung eines Kritikalitätstesters für die Kernmaterialkontrolle von Nullleistungsreaktoren und kritischen Anordnungen 
  Partner: IAEA Wien, Forschungszentrum Jülich, Euratom Luxemburg 

• Consultant Support for Mini MCA Implementation FZ Rossendorf
  Partner: IAEA Wien, Euratom, Forschungszentrum Jülich 

• Inspector Training in Use of Criticality Tester 
  Partner: IAEA Wien, Forschungszentrum Jülich, Euratom Luxemburg, GNS 

• Core Inventory Verifier for Research Reactors 
  Partner: IAEA Wien, Forschungszentrum Jülich, Euratom Luxemburg 

• Externe Validation des Programmsystems ATHLET-CD 
  Partner: IKE Universität Stuttgart, GRS Köln, GRS Garching, 

• OPSA (Oxidation Phenomena in Severe Accidents) 
  Partner: Commissariat à l`Energie Atomique Cadarache, Forschungszentrum Karlsruhe, Joint Research Centre Ispra, Università degli Studi di Pisa, AEKI KFKI Budapest 

• Radiation Spectrometry in Mixed Neutron-Photon Fields
  Partner: NPL Teddington, PTB Braunschweig, NRPB Chilton, IPSN Fontenay-aux-Roses, BfS Berlin,  Università degli Studi di Pisa

• Erweiterung und Verifikation von TRAMO zur Lösung von Neutronen/Gammatransportproblemen und Überprüfung von Kerndatenbibliotheken (Untersuchungen zur Versprödung von Reaktordruckgefäßen durch Gammastrahlung)
  Partner: FZ Rossendorf, HS Zittau/Görlitz, IKTP TU Dresden

• Entwicklung und Einsatz innovativer Methoden bei der Ausbildung von Studenten und der Qualifizierung von Mitarbeitern zum Kompetenzerhalt in der Kerntechnik
  Partner: AREVA NP GmbH, NL-G

Gesamtansicht der Reaktorhalle


 

 
Reaktoranlage des AKR-2

 
Reaktormodell

W. Hansen,  09. August 2010