TRIGA Mark-II

Primär dient ein Forschungsreaktor wie der Name schon sagt zum Forschen und nicht zum Energie erzeugen.
Natürlich wird als Produkt einer Kettenreaktion auch Energie frei, aber bei diesem Reaktortyp eine ganz geringe Menge.

Der TRIGA Mark-II Reaktor wurde zwischen 1959 und 1962 von der kalifornischen Firma General Atomic erbaut und am 7.3.1962 erstmals in Betrieb gesetzt ('kritisch'). Seither ist der Reaktor ohne längere Stillstandzeiten rund 220 Tage pro Jahr in Betrieb.

Beim TRIGA-Reaktor handelt es sich um einen reinen Forschungsreaktor des Swimmingpool-Typs, der für Ausbildung Forschung und Isotopen-Produktion eingesetzt wird (Training, Research, Isotope Production, General Atomic = TRIGA). Weltweit sind mehr als 50 TRIGA-Reaktoren in Betrieb, davon alleine 10 in Europa.

Der TRIGA-Reaktor Wien hat eine maximale Dauerleistung von 250 kW_th. Die erzeugte Wärme wird über einen Primärkühlkreislauf (deionisiertes, destilliertes Wasser, Temperatur 20°C bis 40°C) und einen Sekundärkühlkreis (Brunnenwasser, Temperatur von 12°C bis 18°C ), die durch einen Wärmetauscher voneinander getrennt sind, an den Donaukanal abgegeben.

Der Reaktor besteht aus 80 Brennelementen (Durchmesser 3,75cm, Länge 72,24 cm), die in einer regelmäßigen Gitterplatte angeordnet sind. Zwei Brennelemente enthalten je 3 Thermoelemente, die die Temperatur des Brennstoffs überwachen. Bei Maximalleistung (250 kW) beträgt die Brennstof-Zentraltemperatur ca. 200°C. Aufgrund der geringen Reaktorleistung ist der Abbrand der Brennelemente so gering, sodass noch mehr als 50 der im Jahr 1962 eingesetzten Brennelemente verwendet werden.

• 8 gew% Uran
• 1 gew% Wasserstoff
• 91 gew% Zirkon

(Uran-Anreicherung: 20% Uran-235; Kernladung etwa 3,6kg Uran-235)

Wobei das Zirkon-Hydrid als Moderator fungiert. Dieser hat die besondere Eigenschaft, bei hoher Temperatur schlechter zu moderieren. Daher kann am TRIGA-Reaktor Wien auch Impulsbetrieb durchgeführt werden (rasche Leistungssteigerung auf 250MW für 40 Millisekunden). Es dürfen maximal 12 Impulse pro Stunde geschossen werden, weil dadurch die Brennelementetemperatur auf etwa 360°C ansteigt und dies eine starke Temperaturbelastung des Brennstoffs darstellt.

Die Regelung des Reaktors erfolgt mit drei Absorberstäben, die als Absorber Borkarbid enthalten. Tauchen diese Stäbe ganz in den Reaktor ein, so werden die Neutronen, die aus der Startquelle ständig emittiert werden, in den Stäben absorbiert und der Reaktor bleibt unkritisch. Fährt man die Stäbe aus dem Kern (zwei mittels Elektromotor, einer pneumatisch), dann nimmt die Zahl der Spaltungen im Reaktorkern und damit die Leistung zu. Dieser Anfahrvorgang vom abgeschalteten Reaktor auf 250kW dauert etwa 1 Minute. Die Abschaltung des Reaktors kann von Hand aus oder automatisch durch das Reaktorschutzsystem erfolgen. Das Einfallen der Stäbe dauert ca. 1/10 Sekunde.

Die Überwachung des Reaktors erfolgt durch 4 Messkanäle. Überschreitet einer der Kanäle die Leistung des eingestellten (gewünschten) Niveaus um 5% so kommt es zu einer automatischen Reaktorabschaltung.

• 10 Bestrahlungsrohre
• 1 zentrales Bestrahlungsrohr
• 1 schnelles und 1 langsames Rohrpostsystem
• 4 Neutronenstrahlrohre
• 1 thermische Säule
• 1 Neutronen-Radiographieanlage

Im zentralen Bestrahlungsrohr können Proben bis zu einem Durchmesser von 38,4mm der maximalen Bestrahlung ausgesetzt werden. Das Rohrpostsystem erlaubt es, von einem Labor aus die zu prüfenden Stoffe in den Reaktor zu entsenden und nach der notwendigen Bestrahlungsdauer wieder in das Labor zurück zu holen.