Kutatás és fejlesztés

A kutatás-fejlesztési tevékenység fő irányai a kutatóközpontban a következők:

- Nukleáris biztonsági kutatások
- Új reaktorok
- Ember-gép kapcsolat és alkalmazásai
- Dozimetria, sugárvédelem, környezetelemzés
- Nukleáris biztonsági elemzések, biztosítéki tevékenység
- Sugárkémia és alkalmazásai
- Magreakciók és nukleáris analitikai módszerek
- Felületkémia és katalízis

A Budapest Kutatóreaktor üzemeltetése
 - - - - - - -

Nukleáris biztonsági kutatások
- Az intézetben két programrendszert fejlesztettek ki az egyedi hexagonális VVER típusú reaktorok reaktorfizikai számításaihoz: a KARATE rendszer a zónatervezés számításaira szolgál, a KIKO-3D pedig a háromdimenziós dinamikai problémák megoldására.
- A termohidraulikai kutatások bázisa a PMK-2 berendezés, amely integrált típusú kicsinyített modelje a paksi atomerőmű blokkjai primér és részben szekundér körének. Nemrég a műszerezés jelentős modernizáláson esett át, aminek folytán kísérletek végezhetőek mind a vízütéses baleseti helyzetek mind az áramlásoknak a VVER-440 típusú kazettákban való keveredésének tanulmányozására.
- A kilencvenes évek elején indult egy kutatási projekt VVER fűtőelemek baleseti helyzetben való viselkedésének tanulmányozására. Különböző komplex mérések végezhetőek a CODEX berendezésen, amely besugárzatlan kis fűtőkötegek integrális vizsgálatára szolgál.
- A reaktortartály elridegedésének és öregedésének valamint  jósolt élettartamának becslése a sugárkárosodás meghatározásán alapul. A sugárkárosodás a tartályanyag besugárzást követő törésmechanika tulajdonságainak mérésével történik, az üzemi hőmérséklet figyelembevételével. Az AEKI résztvett az EU keretprogramok releváns projektjeiben valamint a NAÜ által szervezett koordinált kutatásokban a sugárzás keltette elridegedés jobb megértése valamint a mestergörbék használata tárgyában.
- Tekintettel arra, hogy a paksi erőműben a súlyos balesetek következményeinek mérséklésére a balesetkezelési eljárások az olvadéknak a reaktortartályban való megtartásán alapulnak, a tartály külső hűtésének hatékonysága meghatározó jelentőségű. Az AEKI-ben létesített CERES berendezés a külső hűtés hatékonyságának kísérleti ellenőrzésére szolgál, a legkonzervatívabb körülmények feltételezésével.

Új reaktorok
-  Magyarországon megkezdődött a paksi telephelyre tervezett új atomerőművi blokkok létesítésének előkészítése. Az AEKI az előkészületek több területén is kiveszi részét a munkából (a nukeáris biztonsági szabályzat korszerűsítése, tender dokumentumok elkészítése, környezeti és telephelyi engedélyeztetés).
-  Ami a negyedik generációs reaktorokat illeti, az AEKI résztvesz az EU HPLWR projektjében, ahol a szuperkritikus vizes reaktorok zónafizikai, termohidraulikai, anyagtudományi és nukeáris biztonsági kérdéseivel foglalkozik. Újabban a kutatásokat kiterjesztették gyorsreaktorokra, pontosabban gázhűtésű gyorsreaktorkra (

GFR) is. Magyaroszág, Csehország és Szlovákia közösen pályázik a GFR demonstrátor reaktora az ALLEGRO létesítésére.

Ember-gép kapcsolat és alkalmazásai
- 1982 óta a VERONA on-line zónamonitorozó rendszer több változatát fejlesztették ki az intézetben. A VERONA folyamatosan monitorozza a részletes háromdimenziós energiaeloszlást a VVER reaktorok aktív zónájában, mérések alapján, elméleti számítások segítségével kitejesztve a nem mért pontokra.
- A CERTA-
VITA rendszert arra a célra fejlesztették ki, hogy általa a paksi atomerőmű valamennyi blokkjának aktuális biztonsági paraméterei megjeleníthetőek legyenek az OAH budapesti központjában. Továbbá egy erőmű biztonsági monitorozó és elemző rendszert dolgoztak ki az OECD NEA által támogatott nemzetközi k+f projekt keretében a szimptóma orientált vészhelyzeti műkődési eljárások (EOP) bevezetésével.

Dozimetria, sugárvédelem, környezetelemzés
- A dozimetriának és a sugárvédelmenek negyven évet meghaladó múltja van az AEKI-ben. Ezen a területen a lehetséges radioaktív kibocsátások környezeti hatásának elemzése a fő cél a biztonsági elemzések kereti között. Az AEKI kifejlesztette a Paksi Atomerőmű majd a Budapesti Kutatóreaktor környezetellenőrző rendszerét. Mobil laboratóriumokat is hoztak létre a dózisteljesítmény mérésére.
- Szimulátort fejlesztettk ki a radioaktív anyagok környezeti terjedésének követésére baleseti helyzetekben. A szimulár egy – egy példányát az Országos Katasztrófavédelmi Főigazgatóság  valamint az Országos Atomenergia Hivatal helyiségeiben helyezték üzembe.
- A nukeáris méréstechnika területén szerzett tapasztalatok alapján az AEKI-ben kifejlesztették majd legyártották az űreszközök fedélzetén működő űrdozimetriai és űrelektronikai eszközöket

Nukleáris biztonsági elemzések, biztosítéki tevékenység
- Az AEKI a biztonsági elemzések közül főként a tervezési üzemzavarok (DBA) elemzésére  specializálódott. A biztonsági elemzéseket áltában a Paksi Atomerőmű ZRt megbízása alapján, szerződéses keretek között végzik. Kiterjesztett tervezési üzemzavar elemzéseket végztek az AGNES projekt (1991-94) keretében és nemrég a Végleges Biztonsági Jelentés elkészítésekor, amely tartalmazta a termohidraulikai tranzienseket, a reaktivitás és energiaeloszlási anomáliákat, a hűtőközegvesztéses üzemzavarokat, az ATWS-eket, és a nyomás alatti termikus sokkok elemzését is. Az AGNES projekt eredményeire alapozva a Paksi Atomerőmű ZRt bitonságnövelő intézkedéseket hajtott végre. Az AEKI résztvett különböző, a biztonsági elemzések hatására létrejövő műszaki átalakítások tervezésében. Amikor a biztonságnövelő intézkedések programja befejeződött, az AEKI  egy teljeskörú DBA elemzést végzett az átalakított erőműre vonatkozóan (2002-2004).
- A biztonsággal kapcsolatban felgyülemlett tapasztalatokra alapozva az AEKI hangsúlyosan résztvett a Paksi Atomerőmű Fukushima utáni stressz tesztjében. 
 - Az atomfegyverek elterjedését gátló nemzetközi egyezmény előírásai alapján a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (NAÜ) kialakította a nemzetközi nukleáris biztosítéki egyezményt, amely analitikai módszerek nukláris biztosítéki célból történő kidolgozását és fejlesztését is előírja. Az Izotópkutató Intézet részt vett ebben a munkában a nukleáris anyagok vizsgálatára és analízisére alkalmas módszerek kidolgozásával. Roncsolásmentes (gamma-spektrometria, neutron koincidencia-mérések), ill. feltárásos eljárásokat (ICP-tömegspektrometria) dolgoztak ki, melyek alkalmazhatók illegálisan csempészett és elkobzott nukleáris és radioaktív anyagok azonosítására is.
 - Szilárd fázisú doziméter alapanyagokban lejátszódó fizikai folyamatokat vizsgálnak. Különböző alapanyagok aktiválási és dezaktiválási folyamatait tanulmányozzák temolumineszcenciás detektálással. A módszer nukleáris biztosítéki célból történő retrospektív dozimetriai alkalmazási hetetőségeinek vizsgálatát is megkezdték.
 - A PuBe források jóllehet kevés, de mégis hasadóanyagot (plutónium) tartalmaznak, ezért a nukleáris biztosítéki előírások vonatkoznak rájuk is. Az Izotópkutató Intézet munkatársai az ezekben található plutónium mennyiségének pontos meghatározására gamma-spektrometrás és neutron koincidenciás mérést dolgoztak ki. A módszer használhatóságát több, mint 100 PuBe forrás Pu tartalmának mérésével igazolták.

Sugárkémia és alkalmazásai
- A Laboratórium elsősorban a szennyvíztisztításban alkalmazható nagyhatékonyságú oxidációs eljárások vizsgálatával foglalkozik. Az eljárások fontos részfolyamata a rövid élettartamú, igen reakcióképes átmeneti termékek képződése, melyek a biológiai folyamatokban egyébként nem bomló szerves szennyezők, pl. növényvédőszerek, hormonok, gyógyszermaradványok bontásának kezdő lépéseit megteszik. A sugárzásos módszereken alapuló szennyvízkezelés előnyeit kihasználó demonstrációs berendezést készítettek a NAÜ együttműködési projekt keretében.
- Az Izotópkutató Intézet számos esetben nyújt segítséget nagydózisú ipari besugárzó berendezések működtetéséhez nagydózisú dozimetriai mérések elvégzésvel, ill. besugárzási dózis-térképek készítésével.

Magreakciók és nukleáris analitikai módszerek
 - A prompt-gamma aktivációs analitika (PGAA) módszerét huzamosan fejlesztették és munkájuk nyomán a módszer napjainkra nemcsak kimutatási, hanem mennyiségi meghatározási módszerként is használható az elemek túlnyomó többségére. Az érzékenység jelentős növelését az ú.n. hidegneutron forrás üzembe állítása tette lehetővé. A mérőlabor a Budapest Neuton Centrum egyik fő vonzereje. A laboratórium munkatársai számos, régészeti, geológiai, anyagtudományi tárgyú nemzetközi együttműködésben vesznek részt. A laboratórium EU projektek keretében elnyert és támogatott témákban (NMI3, CHARISMA és ERINDA) biztosít mérési lehetőségeket külföldi kutatók számára is a Kutatóreaktor üzemidejének erre fenntartott hányadában.
 - A laboratórium legújabb fejlesztése a PGAA-NIPS berendezés 3 dimenziós elemanalízisre alkalmas továbbfejlesztése, amelynek megvalósítására az EU által támogatott ANCIENT CHARM projekt keretében került sor. A berendezés egyrészt neutron tomográfiás, másrészt kettős kollimálású (neutron és gamma) detektorral végzett képalkotáson alapszik. A berendezéssel végzett mérések közül eddig a legszámottevőbb eredményeket az in-beam és egyidejűleg in situ es katalitikus mérések hozták. Ezek a vizsgálatok a berlini Fritz-Haber Intézet kutatóival együttműködésben folynak.
- A PGAA berendezést (n, gamma) reakciókban atommagok szerkezetének és paramétereinek mérésére is használják. Ezt a tevékenységet EU-s projektek is támogatják (FP6 EFNUDAT, FP7 ERINDA). Nemrég kezdődött a TANDEM projekt (Transuranium Actinide Nuclear Data Evaluation and Measurements). Az ennek keretében végzett munka részben a Kiértékelt gamma aktiválási adattár (EGAF - Evaluated Gamma-ray Activation File) elkészítésére irányul, amely az adatok a várakozások szerint jól lesznek hasznosíthatók nukleáris folyamatok Monte Carlo módszerrrel történő számításaihoz.
- A PGAA tevékenység mellett jelentősen hozzájárulnak egy magmodell számításokhoz használható nemzetközileg is elismert adatbázis létrehozásához is. Az eredményeket három részletben összegezték az ú.n. Referencia Input Parameter Könyvtárban (RIPL I-III). A könyvtár adatait kiindulási és refenciadatokként használják különböző (pl. GEN-IV, ill. gyorsítókkal indukált rendszerek (ADS), valamint nukleáris asztrofizikai) magmodell számításokban.

Felületkémia és Katalízis
- A laboratórium műszerparkja az 1980-as években épült ki korszerű berendezésekkel (tömeg- és, Röntgen-fotoelektron spektrométerek). Az eszközöket eredményesen kihasználva a laboratórium a heterogén katalitikus vizsgálatok egyik hazai vezető laboratóriumává vált. Környezetvédelmi katalitikus folyamatok vizsgálata az 1990-es években kezdődött a DENOX folyamatok és szerves szennyező gőzök elégetésének tanulmányozásával. Nemrég óta a vizsgálatok a „zöld kémia” irányában is folynak. A jelenlegi vizsgálatok egyik fontos témája az arannyal katalizált folyamatok tanulmányozása, amely magában foglalja a katalizátorok készítését, jellemzését, és szelektív reakciókban történő minősítését.
-A Sugárkémia Laboratóriummal közösen vizsgálják a szennyvizek kombinált, katalitikus módszerekkel és besugárzással együttesen történő tisztításának lehetőségeit, melynek kereteit egy svájci-magyar együttműködés is biztosítja. Elismert munjkát végeznek alternatív energiaforrásokhoz kapcsolódó területeken, pl. metán száraz reformálásában (EU együttműködésben), ill. szénmonoxid eltávolításban (PROX) is. Heterogén katalitikus folyamatok 35S izotópos nyomjelzéssel történő vizsgálatát egyedüli hazai laboratóriumként végzik.

A Budapest Kutatóreaktor üzemeltetése

A reaktor a szilárdtestfizikai, az anyagtudományi, a neutron radiográfiai, a neutron aktivációs analitikai valamint a sugárbiológiai kutatások eszközéül szolgál, amellett biztosítja a radioaktív izotópokat a diagnosztikai és egyéb orvosi felhasználók céljaira. A reaktor rekonstrukciója és korszerűsítése 1992-ben fejeződött be. A Budapesti Kutatóreaktor Műszerközpontot (BNC) a reaktor tudományos hasznosítása céljából hozták létre. A BNC-nek nemzetközi tudományos tanácsadó testülete van. A BNC-t több mint egy évtizede támogatja az EU NMI3 projektje, amelynek az AEKI a bázisintézete.

Beszámolók

Az Atomenergia-kutató Intézet kutatási koncepciója megfelelt a kutatóközpont stratégiai kutatási tervének, amelynek ismertetése a kutatóközpont beszámolójának I. pontjában található. E koncepció hármas célt szolgált: a jelen igényeinek megfelelő nukleáris biztonsággal kapcsolatos kutatások, a Magyarországon létesítendű új atomerőmű blokkok előkészítése, a jövő energiatermelésének megalapozása: negyedik generációs atomreaktorok és magfúzió által. 
 Az Izotópkutató Intézet feladatai négy fő kutatási irányba estek 2012-ben is: nukleáris analitikai, valamint sugárhatáskémiai módszerek fejlesztésére és alkalmazására, sugárbiztonsági kutató-fejlesztő tevékenység ellátására, továbbá felületkémiai és katalitikus vizsgálatok végzésére.