В северо-восточной части Бельгии, на окраине г. Моль, в лесу, окруженный высоким забором, расположен комплекс сооружений Бельгийского центра ядерных исследований SCK•CEN. Именно здесь находится один из самых мощных в мире ядерных реакторов, на котором проводятся исследования по повышению безопасности ядерных объектов.

В 1944 г. правительства США и Великобритании заключили с правительством Бельгии соглашение о месторождении урана Шинколобве в Конго. Бельгия дала согласие на поставку урановой руды союзникам, а также предоставила им эксклюзивные права на экспорт урана сроком на 10 лет в обмен на доступ к ядерным технологиям для исследований, промышленных и коммерческих целей. Так, в 1952 г. зародилась бельгийская ядерная программа, а вместе с ней – SCK•CEN.

Проекты SCK•CEN направлены на решение таких проблем, как безопасность ядерных реакторов и ядерного топлива, утилизация ядерных отходов, безопасный вывод из эксплуатации ядерных объектов и радиационная защита. Центр проводит большую информационнопропагандистскую работу среди персонала различных ядерных объектов, расположенных в Бельгии и в других европейских странах.

Гордость центра SCK•CEN – реактор BR2, предназначенный для испытания материалов. «BR2 – это высокопоточный нейтронный реактор с потоком нейтронов до 1015 нейтронов/(см2·сек), что делает его самым мощным реактором для испытания материалов в Европе», – говорит Бернар Купе, заведующий отделом контрольно-измерительной аппаратуры SCK•CEN. BR2 был запущен в июле 1961 г. и передан в эксплуатацию в 1963 году. В качестве ядерного топлива используется сильно обогащенный (90-93%) уран (235U).

Реактор BR2 используется не только для исследований, проводимых подразделениями центра, но и для различных экспериментов по заказу внешних клиентов. «Например, сейчас мы испытываем безопасность нескольких видов экспериментального топлива, для нового реактора, строящегося в центре ядерных исследований Кадараш на юге Франции вблизи г. Экс-ан-Прованс, – объясняет Купе. – Мы исследуем характеристики топлива, проводим ресурсные испытания, выясняем особенности его реакции и поведения внутри реактора под воздействием очень высокого потока нейтронов».

BR2 используется и для производства радиоизотопов и нейтронного легирования кремния. «Наш бюджет примерно на 30% финансируется государством, – объясняет Купе. – Реализация коммерческих проектов позволяет нам частично компенсировать расходы на нашу научную деятельность».

«Реактор BR2 – это основная мощность по производству радиоизотопов, используемых в медицинских, промышленных и научных целях, – говорит Бернар Понсар, руководитель проектов по производству радиоизотопов и кремния ASC. – В мире всего шесть высокопоточных реакторов. BR2 – один из них и единственный в Европе, способный производить такие изотопы, как вольфрам-188 (W-188), использующийся при производстве генераторов вольфрама-188/рения-188, применяемых в терапевтических целях».

Наиболее важный из производимых изотопов — модибден-99 (Mo-99), необходимый для производства радионуклидных генераторов молибдена-99/технеция-99м. «Технеций-99м используется в 80% всех диагностических процедур ядерной медицины, однако имеет период полураспада всего лишь 6 часов, поэтому непрерывность поставок крайне важна». – говорит Понсар.

«Кроме того, мы производим такие радиоизотопы, как самарий-153, рений-186 и лютеций-177, которые используются для лечения рака, а также иридий-192 (Ir-192), используемый для облучения небольших опухолей, – продолжает Понсар. – На производство этих изотопов приходится львиная доля нашей коммерческой деятельности».

Ir-192 также используется при проведении гаммаграфических испытаний для контроля прочности промышленных сварочных швов. «Мы производим и меркурий Hg-203, используемый в качестве индикатора гомогенности химических процессов», – объясняет Понсар.

Третья область применения радиоизотопов – научные исследования. «Иногда по просьбе ученых мы производим такие «экзотические» радионуклиды как неодим-147, который используется в качестве радиоактивного индикатора при исследовании ядерного топлива», – говорит Понсар. Недавно Антверпенскому университету был поставлен изотоп медь-67 для исследования ассимиляции рыб к тяжелым металлам в загрязненной воде.

Еще одно важное направление работы – легирование кремния для клиентов, занятых в электронной промышленности, большинство из которых – японские компании. «Мы облучаем слитки кремния в реакторе для изменения их сопротивляемости, – говорит Понсар. – Потом эти слитки режут на тонкие пластины, из которых изготавливают микрочипы для электронного оборудования». (См. статью на стр.7).

В 2007 г. центр обработал пять тонн кремния. «На сегодняшний день мы можем обрабатывать кремниевые стержни диаметром до 5 дюймов (127 мм) в диаметре, но уже в 2008 г. после завершения нового проекта POSEIDON эта цифра возрастет до 8 дюймов (202 мм) и, как следствие, производительность реактора увеличится, что позволит окупить шестой рабочий цикл реактора», – говорит Понсар. В настоящее время реактор работает в режиме пяти рабочих циклов в год по 21 дню каждый. Остальное время используется для проведения важных регламентных работ, загрузки и выгрузки топлива и подготовки новых экспериментов.

Парк оборудования SCK•CEN включает также графитовый реактор с воздушным охлаждением BR1, используемый в качестве источника нейтронов для радиоактивационного анализа, калибровки приборов дозиметрического контроля, нейтронографии и экспериментов с эталонными образцами; критический реактор нулевой мощности VENUS для анализа конфигураций активной зоны реактора; подземную лабораторию HADES для изучения особенностей хранения отработанного ядерного топлива.

По мере сокращения количества высокопоточных реакторов в мире, роль BR2 все больше возрастает. «Потенциал BR2 таков, что его можно назвать Роллс-Ройсом реакторов», – говорит Понсар напоследок. 

Быстрая реакция

Активная зона BR2 – это бериллиевая матрица из 79 направляющих каналов, кадмиевые стержни для управления цепной реакцией, а также материалы для испытаний или установки для выполнения заказов, таких как производство изотопов или легирование кремния.

Кадмий поглощает нейтроны, поэтому кадмиевые стержни управляют интенсивностью реакции. Подъем и опускание управляющих стержней осуществляется с помощью роликовых винтовых приводов SKF, с деталями из нержавеющей стали. Специальное поверхностное покрытие продлевает срок их службы и обеспечивает безотказную работу в течение как минимум 10 лет.

В случае внезапного увеличения потока нейтронов в активную зону вводят управляющие стержни, которые мгновенно останавливают реакцию. Для начала реакции требуется 10 миллисекунд, а скорость подачи стержней составляет 250 мм за менее чем 200 миллисекунд.