Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 44. 1 december 1953 - Problem vid utnyttjande av atomenergi, av Hans von Ubisch
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
17 november 1953
933
gare givna formeln för r\ kan därför inte
användas i detta fall.
Då bränslet kan utnyttjas bäst i snabba
reaktorer, utförs breeding-experimenten med en
reaktor av typ EBR. Det har meddelats att EBR ger
100 % plutoniumutbyte eller mer (Tekn. T. 1953
s. 818). Om detsamma gäller för en reaktor med
plutonium 239 som bränsle, är
breeding-proble-met löst i princip.
EBR är emellertid inte den gynnsammaste
konstruktionen. Natrium-kaliumlegeringen bromsar
nämligen neutronerna till en del, och en kärna
av endast flytande bränsle i ett kärl med liten
neutronabsorption bör därför ge det bästa
resultatet.
Plutonium
Då oc är stort och rj litet för plutonium 239 är
det oekonomiskt att använda detta i en termisk
reaktor. Används uran-plutonium som bränsle
måste den energialstrande reaktorn vara snabb.
Man kan utgå från uran 235, som i EBR, eller
plutonium 239 från vilken källa som helst, t.ex.
från en termisk konverter.
Vid tillverkning av plutonium 239 blir detta i
allmänhet inte rent utan blandat med plutonium
240, 241 m.m. Bestrålar man uran 238 med
neutroner växer 239Pu-koncentrationen först linjärt
med bestrålningstiden. Efter en mycket lång tid
uppnås emellertid mättning beroende på att 230Pu
också reagerar med neutroner. Härvid överförs
35 % av det till 240Pu av termiska neutroner.
Först stiger halten av denna isotop kvadratiskt
med tiden, men så småningom nås mättning på
grund av att 241Pu bildas.
Denna isotop är ett bränsle för vilket r\ är större
än för plutonium 239. Förhållandet är därför
bättre än för uran 235 som ger klyvbara
produkter med så liten livslängd att de inte kan
utnyttjas. Man kan emellertid inte vänta att
plutonium 241 vid klyvning skall ge de fem eller
sex neutroner som behövs för att täcka förlusten
vid överföring från plutonium 239 och för att
göra det likvärdigt med detta, som vid klyvning
ger tre neutroner. Plutonium kommer alltid att
innehålla 240Pu vilket medför minskning av rj
genom neutroninfångning. Dessutom späder det
ut det verksamma bränslet varigenom reaktorns
kritiska storlek blir större.
Det är uppenbart att plutonium 240 har en
skadlig verkan i plutonium för vapenbruk5’6,
men också att det har mindre betydelse vid
energialstring3. I förra fallet måste därför plutonium
utvinnas när bara 0,1 % av konverterns uran
förbrukats, i senare fallet torde man kunna gå
till 0,5 %.
Reaktormanövrering
Vid vanliga eldstäder, förbränningsmotorer eller
elmotorer finns en bränsleventil eller annan
apparat med vilken man kan begränsa
förbrukningen av bränsle eller elenergi. Vid en reaktor
kan man däremot inte direkt reglera effektnivån
utan endast konstanten k, dvs.
mängdförhållandet för två på varandra följande
neutrongenerationer. Härvid ändrar man riktning och
hastighet för effektändringen men inte direkt
effektens absoluta storlek. Den praktiska övre
gränsen för reaktorns effekt ges av kylsystemets
kapacitet som inte får överskridas.
Vanligen har reaktorerna emellertid negativ
temperaturkoefficient, dvs. ju hetare de blir,
desto långsammare blir kedjereaktionen.
Härigenom blir driften stabilare, och man bör därför
sträva efter att göra temperaturkoefficienten så
mycket negativ som möjligt. Den beror mest på
reaktorns termiska utvidgning och i viss mån
på ändring av atomfysikaliska konstanter med
stigande temperatur. Man kan få en kvalitativ
uppfattning om temperaturkoefficientens storlek
om man betraktar den termiska utvidgningen.
En D20-reaktor arbetar vanligtvis vid
rumstemperatur. Vid denna är vattnets
utvidgningskoefficient relativt liten, och reaktorns
temperaturkoefficient blir av storleksordningen 104 per
°C. Under drift pendlar reaktorns
regleringsstavar kring ett medelläge som i huvudsak
bestäms av reaktorns temperatur, varvid effekten
hålls konstant. Om man låste fast
reglerings-stavarna, skulle stora effektändringar
uppkomma, varigenom uranstavarnas temperatur kunde
bli för hög eller vattnet temporärt komma i
kokning.
Vid den homogena reaktorn HRE finns ingen
tidsfördröjning mellan värmeutvecklingen i
bränslet och vätskans upphettning. Vätskan i
den är 250°C och har därför större
utvidgningskoefficient än vatten vid rumstemperatur. Utom
att vätskan utvidgas kommer en del av den att
flyta från reaktorn till expansionskärlet varvid
den tar med sig bränsle. Reaktorns
temperaturkoefficient blir därför av storleksordningen 10 3
per °C. HRE har härigenom blivit
självreglerande. Kyls den, växer kedjereaktionens hastighet
tills den stabiliseras på en högre nivå. Om
vär-mebortföringen ändras från noll till maximum,
varierar temperaturen i reaktorkärlet bara några
få °C. Den kan bara ändras genom att man för
in regleringsstavar eller ändrar den cirkulerande
lösningens uranylsulfatkoncentration. Den
senare metoden är bäst.
Man fruktade att HRE skulle arbeta
oregelbundet på grund av att gasblåsor bildas. Om
reaktorns effekt och temperatur stiger, bildas ånga,
och reaktorkärlet töms på en gång. Därefter
kondenseras ånga och kyld vätska rinner tillbaka,
varefter processen upprepas ungefär som i en
geysir. Detta har emellertid inte inträffat, och
man kan vänta att också homogena snabba
reaktorer skall bete sig på samma välvilliga sätt vid
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
