Reaktor Maria
Reaktor Maria (zapis stylizowany: MARIA) – polski badawczy reaktor jądrowy typu kanałowo‑basenowego, moderowany wodą i berylem, o nominalnej mocy cieplnej 30 MW, pracujący w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Otwocku‑Świerku pod Warszawą. Od wyłączenia reaktora EWA w 1995 r. jest jedynym czynnym reaktorem jądrowym w Polsce. Nosi imię Marii Skłodowskiej‑Curie.
Konstrukcja reaktora została oparta na radzieckim reaktorze badawczym MR z Instytutu Kurczatowa w Moskwie, projekt rdzenia reaktora zmodyfikowano jednak w Polsce, dodając m.in. poziome kanały do wyprowadzania wiązek neutronów i pionowe kanały do napromieniania materiałów tarczowych. Budowę rozpoczęto w czerwcu 1970 r., stan krytyczny osiągnięto po raz pierwszy 18 grudnia 1974 r.; w latach 1985–1992 reaktor był wyłączony na czas gruntownej modernizacji, a normalną eksploatację wznowił w 1993 r. W 2014 r. zakończono konwersję na paliwo niskowzbogacone. Kolejnymi operatorami reaktora były Instytut Badań Jądrowych (do 1982), Instytut Energii Atomowej (1982–2011) i NCBJ (od 2011).
Służy do napromieniania materiałów tarczowych na potrzeby produkcji radioizotopów medycznych (m.in. molibdenu‑99 i jodu‑131), do badań materiałowych oraz jako źródło wiązek neutronów; według NCBJ w 2022 r. odpowiadał za około 10% światowych dostaw napromienionych tarcz uranowych do produkcji Mo‑99.
Historia
- 1970, 16 czerwca – rozpoczęcie budowy reaktora
- 1974, 18 grudnia – uruchomienie reaktora, uzyskał po raz pierwszy stan krytyczny
- 1985 – wyłączenie reaktora na okres modernizacji (m.in. wymiana systemu sterowania, przegląd bloków grafitowych i berylowych, modernizacja systemów chłodzenia, wentylacji i kontroli temperatur)
- 1992 – reaktor nieomal został trwale wyłączony z powodu braku środków finansowych
- 1992, grudzień – ponowne uruchomienie reaktora
- od 1993 – regularna eksploatacja
- 1995 – zakończenie działalności reaktora EWA, Maria staje się jedynym działającym reaktorem jądrowym w Polsce
- 1999 – początek przechodzenia z wysokowzbogaconego 235U (80%) na paliwo średniowzbogacone (36% 235U)
- 2005 – wznowienie pracy po prawie rocznej przerwie spowodowanej brakiem paliwa uranowego
- 2008 – modernizacja układu akwizycji danych pomiarowych,
- 2009–2016 – wywiezienie do Rosji (kraju pochodzenia) wysoko wzbogaconego wypalonego paliwa z reaktora Maria i reaktora EWA w ramach amerykańskiego rządowego programu Global Threat Reduction Initiative,
- 2012 – modernizacja układu chłodzenia, początek produkcji molibdenu-99 w rdzeniu reaktora,
- 2014 – zakończenie przechodzenia na niskowzbogacone paliwo (LEU), wywożenie reszty paliwa HEU do Rosji zakończono do 2016 roku,
- 2015 – modernizacja układu awaryjnego zasilania energią elektryczną i układu wentylacji technicznej obudowy bezpieczeństwa,
- 2016 – kłopoty finansowe reaktora związane z brakiem pieniędzy na paliwo jądrowe,
- wiosna 2023 – list otwarty pracowników reaktora do dyrektora Narodowego Centrum Badań Jądrowych oraz minister Klimatu i Środowiska, zwracający uwagę na zagrożenie zamknięciem MARII wobec niskiego poziomu płac oraz niewystarczającej do eksploatacji reaktora liczby pracowników,
- 2023, 27 października – reaktor powrócił do pracy po wielomiesięcznej przerwie spowodowanej pracami remontowymi i największą od 1974 modernizacją, niezbędną do uzyskania przedłużenia licencji w 2025,
- 2025 – wygasło zezwolenie na eksploatację obiektu jądrowego, a reaktor nie zdołał terminowo uzyskać kolejnego. Jako przyczyny Państwowa Agencja Atomistyki podała kwestie programu kwalifikacji systemów, elementów konstrukcji i wyposażenia reaktora, limitów i warunków eksploatacyjnych, a także wyników obliczeń analiz bezpieczeństwa zawartych w Eksploatacyjnym Raporcie Bezpieczeństwa. W związku ze sprawą, minister przemysłu odwołała ze stanowiska Dyrektora Narodowego Centrum Badań Jądrowych Krzysztofa Kurka, który pełnił też rolę kierownika jednostki organizacyjnej. Po kilku miesiącach reaktor uzyskał nowe zezwolenie na eksploatację i wznowił pracę.
Budowa
Rdzeń
Rdzeń reaktora zanurzony jest w wodzie demineralizowanej na głębokości 7 m. Woda spełnia rolę osłony przed promieniowaniem, chłodziwa i, przede wszystkim, moderatora (spowalniacza neutronów). W spowalnianiu neutronów uczestniczą także bloki berylowe otoczone blokami grafitowymi, pełniącymi rolę reflektora. Pomiędzy blokami berylowymi znajdują się kanały paliwowe, służące do wprowadzania zestawów paliwowych. Bloki i pręty paliwowe umieszczone są w aluminiowej konstrukcji – stożkowatym „koszu”. Pręty sterujące, kompensacyjne i awaryjne wykonane są z węgliku boru. Reaktor otoczony jest betonową ścianą o grubości 220 cm.
W reaktorze znajdują się także pionowe aluminiowe rury służące do napromieniowywania materiałów. Napromieniowywane materiały umieszcza się w specjalnych zasobnikach, a następnie wystawia na promieniowanie przez określony czas. Do transportu zasobników używa się systemów hydraulicznych, wykorzystujących wodę z basenu reaktora. Przy reaktorze znajdują się dwie komory izotopowe (komory gorące) wraz z manipulatorami. Pozwalają one na operowanie materiałami wyjętymi z reaktora lub basenu przechowalniczego.
Paliwo
Elementy paliwowe mają konstrukcję sześcio- (rosyjskie paliwo MR) lub pięciorurową (francuskie paliwo MC). Pierwotnie stosowano paliwo zawierające uran wzbogacony do 80% w izotop 235U. Od 2000 r. zaczęto wprowadzać paliwo zawierające 36% 235U, a następnie 20% 235U, które w 2014 r. stało się jedynym wykorzystywanym paliwem. Równolegle zmodernizowany został system chłodzenia.
Każdy element paliwowy zawiera maks. niecałe 0,5 kg 235U, a łącznie w reaktorze znajduje się 6–7,5 kg tego izotopu. Paliwo eksploatuje się do momentu zużycia na poziomie 40–60%. Zużyte paliwo jest przechowywane przez kilka lat w basenie wypełnionym wodą, a następnie oddawane producentowi.
Chłodzenie
Reaktor ma dwa chłodzące obiegi pierwotne: zamknięty obieg kanałów paliwowych i otwarty obieg basenu. Oba połączone są poprzez wymienniki ciepła ze wspólnym otwartym obiegiem wtórnym, który za pomocą chłodni wentylatorowej odprowadza ciepło do atmosfery.
W obiegu kanałów paliwowych podwyższone ciśnienie zapewniają pompy obiegowe i stabilizator ciśnienia. Na wlocie do kanału paliwowego wynosi ono około 1,7 MPa. Jest to obieg o kontrolowanej szczelności, a utrzymywanie w nim wysokiego ciśnienia pozwala na pracę bez wrzenia chłodziwa (wody) w temperaturach do 150 °C. Zastosowanie obiegu z podwyższonym ciśnieniem pozwala na bezpieczne podwyższenie temperatury elementów paliwowych, a przez to na istotne zwiększenie mocy reaktora. Pompy zapewniają cyrkulację chłodziwa we wszystkich obiegach.
Woda chłodząca musi mieć określone parametry czystości (przede wszystkim twardość, odczyn, zawartość chloru i przewodność elektryczną), co zapewniają zespoły filtracyjne i stacja demineralizacji. Czystość wody jest niezbędna by zapobiec możliwości aktywowania zanieczyszczeń w strumieniu neutronów.
Hala główna
Kompleks reaktora Maria składa się z kilku budynków, wśród których są budynki badawcze, stacje pomp, układów chłodzenia i wentylacji oraz budynek reaktora. Przed wejściem na halę główną znajduje się sterownia reaktora oraz makieta ukazująca jego budowę w skali 1:100. Na halę wchodzi się przez specjalną śluzę, ze względu na utrzymywane wewnątrz niewielkie podciśnienie wywoływane systemem filtrującym powietrze. Na najwyższym poziomie, ponad powierzchnią basenu reaktora, znajdują się mechanizmy sterujące prętami paliwowymi i bezpieczeństwa. Jest tu także śluza oddzielająca basen reaktora od basenu, gdzie składuje się aktywne materiały. Niżej znajdują się komory gorące, pozwalające na manipulację obiektami, które wcześniej poddane były działaniu promieniowania. Na poziomie reaktora (otoczonego ścianami z betonu) znajdują się stanowiska badawcze, korzystające z poziomych kanałów, dostarczających wiązki neutronów. W ścianie komory izotopowej znajdują się wzierniki ze szkła z domieszką ołowiu, przez które można obserwować rdzeń.
Wykorzystanie i produkcja radiofarmaceutyków
Maria jest reaktorem badawczym, wykorzystywanym przede wszystkim do napromieniania materiałów tarczowych na potrzeby produkcji radioizotopów medycznych.
| Produkowany izotop | Materiał tarczowy (substrat) |
|---|---|
| molibden-99 | uran-235 |
| jod-131 | ditlenek telluru-130 |
| lutet-177 | chlorek lutetu-176 |
| iterb-176 | |
| samar-153 | tlenek samaru(III)-152 |
| kobalt-60 | kobalt-59 |
| holm-166 | mikrosfery holmu-165 |
| siarka-35 | K35Cl |
Oprócz tego reaktor wykorzystywany jest do:
- napromieniania różnych materiałów tarczowych dla celów badawczych,
- zmiany barwy topazów jubilerskich,
- napromieniania materiałów w sondach termostatycznych,
- napromieniania próbek materiałów alkalicznych, biologicznych i geologicznych.
Eksploatacja
Reaktor pracuje w podstawowych tygodniowych cyklach stugodzinnych przy znamionowych parametrach, a każde jego uruchomienie wymaga zestawu ekspertyz. W 2003 roku przewidziano 4000 godzin eksploatacji reaktora przy znamionowych parametrach. Dzięki modernizacji od 2009 roku wydajność pracy reaktora została zwiększona do 4800 h/rok.
Reaktor MARIA w kulturze
W reaktorze MARIA miały miejsce wydarzenia 1. odcinka 3. sezonu serialu Egzorcysta (serial animowany). W odcinku, na skutek awarii, w budynku reaktora otworzyło się przejście do piekła.
W 1999 roku reaktor MARIA posłużył za scenerię sesji zdjęciowej aktorki Jolanty Fraszyńskiej dla polskiej edycji magazynu „Playboy”. Zdjęcia wykonano m.in. w sterowni reaktora, przy śluzie prowadzącej do hali reaktora, na wózku z napędami prętów sterujących oraz w sterowni pętli badawczej SBM EJ. Materiał ukazał się w numerze 5 (78) z maja 1999 roku, a Fraszyńska pojawiła się także na jego okładce, zapowiedziana jako „Dziewczyna Kilera”.
Wnętrza reaktora MARIA posłużyły jako plan zdjęciowy odcinka programu Sensacji XX wieku Bogusława Wołoszańskiego pt. Bomba Hitlera (TVP1, 1999), poświęconego niemieckiemu programowi atomowemu w czasie II wojny światowej. Prowadzący występuje w nim m.in. na płycie reaktora, przy napędach prętów sterujących.
Śluza wejściowa do budynku reaktora MARIA posłużyła jako plan zdjęciowy filmu Krzysztofa Gradowskiego Pan Kleks w kosmosie (1988). W pierwszej części filmu, zatytułowanej Porwanie Agnieszki, pełni ona rolę wejścia do statku kosmicznego Voltan II. W scenie tej (ok. 75. minuta) przez śluzę przechodzą Ambroży Kleks (Piotr Fronczewski), komandor Max Benson (Jan Jankowski), jego syn Gros „Groszek” Benson (Piotr Ptaszyński) oraz Melośmiacz.
Zobacz też
Przypisy
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Historia reaktora MARIA [online], Narodowe Centrum Badań Jądrowych [dostęp 2025-04-22].
- 1 2 3 4 5 Marek Migdal i inni, MARIA Reactor Irradiation Technology Capabilities towards Advanced Applications, „Energies”, 14 (23), 2021, s. 8153, DOI: 10.3390/en14238153, ISSN 1996-1073 [dostęp 2026-10-10] (ang.).
- ↑ Monitor Polski 1982 r. nr 32, poz. 279 [online], www.dziennikustaw.gov.pl [dostęp 2026-10-10].
- ↑ Dziennik Ustaw 2011 r. nr 173, poz. 1032 [online], www.dziennikustaw.gov.pl [dostęp 2026-10-10].
- ↑ Narodowe Centrum Badań Jądrowych [online], NCBJ, 8 października 2026 [dostęp 2026-10-10].
- ↑ S. Chwaszczewski, Bitwa o reaktor MARIA po modernizacji, „Postępy Techniki Jądrowej”, z. 2, 2015, s. 12–13 [dostęp 2025-05-22].
- 1 2 Andrea, Civil HEU Watch: Tracking Inventories of Civil Highly Enriched Uranium | Institute for Science and International Security [online], isis-online.org [dostęp 2018-12-09] (ang.).
- ↑ Piotr Witkowski, Praca reaktora badawczego MARIA w 2023 roku, „Postępy Techniki Jądrowej”, z. 1, 2024, s. 29–35 [dostęp 2025-05-22].
- 1 2 3 Andrzej Mikulski, Prace modernizacyjne w reaktorze MARIA, „Postępy Techniki Jądrowej”, z. 3, 2018, s. 33–37 [dostęp 2025-05-22].
- 1 2 Zużyte wysoko wzbogacone paliwo z reaktora Maria trafiło do zakładu przerobu [online], Ministerstwo Aktywów Państwowych, 27 września 2016 [dostęp 2025-04-22].
- ↑ NCBJ: dodatkowe moce „Marii” zapewniają ciągłość diagnostyki nowotworów [online], Nauka w Polsce [dostęp 2023-04-12].
- ↑ Resort nauki nie ma pieniędzy na NCBJ. Kłopoty reaktora Maria [online], BiznesAlert.pl, 3 października 2016 [dostęp 2023-04-12].
- ↑ Fatalna sytuacja załogi reaktora MARIA. „Pensje bliskie płacy minimalnej” [online], energetyka24.com, 6 kwietnia 2023 [dostęp 2023-09-02].
- ↑ Polski Atomaussteig [online], Nuclear.pl [dostęp 2023-09-02].
- ↑ Wojciech Jakóbik, Awantura o Marię. Czy odejścia pracowników zatrzymają jedyny reaktor jądrowy w Polsce? [online], BiznesAlert.pl, 6 kwietnia 2023 [dostęp 2023-09-02].
- ↑ Karol Byzdra, MARIA powróciła do pracy. Reaktor badawczy znów produkuje radioizotopy [online], energetyka24.com, 31 października 2023 [dostęp 2023-11-05].
- ↑ Dyrektor NCBJ żegna się z funkcją. Reaktor MARIA czeka na nowe porządki [online], Gazeta Prawna, 3 kwietnia 2025 [dostęp 2025-04-03].
- ↑ Jędrzej Stachura, PAA dla Biznes Alert: Wniosek licencyjny reaktora Maria był niekompletny. Termin ponownego startu jest nieznany [online], Portal Biznes Alert, 2 kwietnia 2025 [dostęp 2025-04-03].
- ↑ Zmiana w NCBJ Mając na uwadze konieczność usprawnienia funkcjonowania… | Ministerstwo Przemysłu [online], pl.linkedin.com [dostęp 2025-04-03].
- ↑ Zezwolenie Prezesa PAA na eksploatację reaktora badawczego MARIA - Państwowa Agencja Atomistyki - Portal Gov.pl [online], Państwowa Agencja Atomistyki [dostęp 2025-08-04].
- ↑ Start Reaktora Maria [online], Biznesalert.pl [dostęp 2025-08-05].
- 1 2 Ludwik Dobrzyński, Rozdział VI. Podstawy fizyki reaktorów jądrowych, [w:] Energia jądrowa i jej wykorzystanie. Wykład dla studentów IV i V roku fizyki [online], Dział Szkolenia i Doradztwa Instytutu Problemów Jądrowych, 2008 [zarchiwizowane 2010-01-20].
- 1 2 Paliwo reaktora MARIA [online], Narodowe Centrum Badań Jądrowych [dostęp 2024-10-25].
- ↑ Manual for reactor produced radioisotopes [online], International Atomic Energy Agency, 2003 [dostęp 2025-06-30] (ang.).
- 1 2 Obiekty jądrowe w Polsce, [w:] Działalność Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki oraz ocena stanu bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej w Polsce w 2024 r., Państwowa Agencja Atomistyki, s. 29–31 [dostęp 2025-06-30].
- 1 2 Piotr Witkowski, Praca reaktora badawczego MARIA w 2023 roku, „Postępy Techniki Jądrowej”, 67 (1), 2024, s. 31–32 [dostęp 2025-06-30].
- ↑ Maciej Denenfeld, Reaktor Maria – wizyta w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku » Wolniej [online], www.wolniej.com [dostęp 2025-06-30].
- ↑ Reaktor MARIA wspiera badania nad syntezą termojądrową [online], Narodowe Centrum Badań Jądrowych, 6 lipca 2023 [dostęp 2025-06-30].
- ↑ Bogdan Boner: Egzorcysta Sezon 3 Odcinek 1 - Reaktor Maria | Filmweb. [dostęp 2026-09-25].
- ↑ Jola Fraszyńska, „Playboy. Edycja polska” (5 (78)), maj 1999, s. 70–79, ISSN 1230-2724.
- ↑ Bogusław Wołoszański, Sensacje XX wieku: Bomba Hitlera, ok. 18. minuta nagrania, TVP1, 1999.
- ↑ Pan Kleks w kosmosie, cz. 1: Porwanie Agnieszki, Krzysztof Gradowski (reż.), scena ok. 75. min, 1988.
- ↑ Pan Kleks w kosmosie [online], FilmPolski.pl [dostęp 2026-10-26].
Linki zewnętrzne
- Reaktory badawcze, Instytut Energii Atomowej [zarchiwizowane 2014-05-17].
- Badawczy reaktor jądrowy Maria 2018 PL, youtube.com
- Wirtualne Dni Otwartych Drzwi – Reaktor MARIA, youtube.com