Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 31 januari 1956 - Reaktorfysik, av Gunnar Holte - Pulvermetallurgiskt tillverkade reaktordelar, av SHl
<< 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.
76
, TEKNISK TIDSKRIFT
na typ med 233U som bränsle och tungt vatten
som moderator har man de ur neutronekonomisk
synpunkt bästa förutsättningar för breeding,
som överhuvud kan skapas i en termisk reaktor.
I detta fall sker inte, liksom i reaktorer med
naturligt eller svagt anrikat uran, framställningen
av nytt klyvbart material i själva
reaktorkärnan utan i ett särskilt hölje av torium, en
"bree-der blänket", som omger hela reaktorkärnan,
och där neutroner från kärnan absorberas.
Ett annat attraktivt drag som brukar
framhållas hos denna reaktor liksom hos den tidigare
nämnda kokande reaktorn är, att den kanske
kan göras helt självstabiliserande.
Snabba och intermediära reaktorer
Snabba reaktorer kan ju byggas endast med
höganrikat bränsle. Emedan de klyvbara
kärnornas absorptionstvärsnitt är betydligt mindre för
snabba än för termiska neutroner, blir den
kritiska bränslemängden betydligt större i en snabb
reaktor än i en termisk, 15—20 kg för en
låg-effektsreaktor med reflektor. Reaktorkärnans
kritiska volym blir mindre, ca 1 dm3, än i den
termiska reaktorn, då ju ingen moderator finnes.
Reflektorn består av något ämne med liten
neu-tronabsorption, innehållande tunga kärnor, så
att nedbromsningen av neutronerna blir så liten
som möjligt. Även naturligt uran eller torium
kan användas och tjänstgör då samtidigt som
"breeder blänket".
Ur neutronekonomisk synpunkt är snabba
reaktorer fördelaktigast, särskilt om 239Pu
användes som bränsle. Förgiftning av t.ex xenon
förekommer ej heller som vid termiska system.
Valet av konstruktionsmaterial med tanke på
neutronabsorptionen blir ej så begränsat som vid
termiska reaktorer, stål kan t.ex. tillåtas i
reaktorkärnan. Emellertid är förutsättningen för
den goda neutronekonomin att
neutronhastigheten hålles hög, ty med sjunkande energi
sjunker ^-värdena. Alla ämnen med lätta atomkärnor
är därför farliga genom sin nedbromsande verkan
och måste undvikas i reaktorkärna och
reflektor. Som kylmedel måste därför flytande metall
användas, t.ex. flytande natrium. De med
kylningen förbundna tekniska svårigheterna är
dock mycket stora på grund av energikällans
starka koncentration.
De teoretiskt sett utmärkta möjligheterna för
breeding har redan experimentellt bekräftats.
För den brittiska lågeffektsreaktorn Zephyr
har sålunda ett breedingförhållande på ca 2
rapporterats för 239Pu och 238U. Att detta är större
än värdet r] — 1 beror på att man i en snabb
reaktor även får ett betydande bidrag från direkt
klyvning av 238U. Ett något lägre
breedingförhållande har uppmätts i den amerikanska EBR1
(Experimental Breeder Reactor), som dock har
betydligt högre effekt.
I en intermediär reaktor är neutronekonomin
betydligt sämre än i en snabb eller termisk
reaktor, och man har därför svårt att tro, att
denna reaktor skall få någon större betydelse i
framtiden. Blott ett exempel av vikt är känt, den
andra i ordningen av de amerikanska
ubåtsreaktorerna. Valet har i detta fall kanske berott på
en önskan att undgå dels de tekniska svårigheter
som är förbundna med snabba reaktorer, dels
den särskilt i en reaktor för mobila ändamål ur
regleringssynpunkt besvärliga
xenonförgiftning-en i ett termiskt system. Såvitt man vet finns
emellertid ingenstans allvarliga planer på att
bygga t.ex. elproducerande atomkraftverk eller
prototyper härför med intermediära reaktorer.
Litteratur
1. Eklund, S: Atomreaktorn. Kosmos Bd 30. Stockholm 1952.
Glasstone, S: Principles of nuclear reactor engineering. New York
1955.
2. IIolte, G: Elementär teori för alomreaktorer. Kosmos Bd 32.
Stockholm 1954.
3. Littler, D J & Baifle, J F: An introduction lo reactor ])hysics.
London 1955.
Pulvermetallurgiskt tillverkade reaktordelar. Man
ställer stora speciella fordringar på material för
reaktordelar, och för många ändamål kan man använda bara
svårhanterliga och svårbearbetade metaller. Dessa kan
formas till användbara arbetsstycken antingen genom
smältning och gjutning eller genom pressning och sintring
av pulver. Den senare metoden erbjuder i många fall stora
fördelar framför den förra.
Vid tillämpning av pulvermetallurgisk teknik kan man
sålunda arbeta vid mycket lägre temperatur än vid
smältning vilket är av stor betydelse då många av de inom
reaktortekniken använda metallerna är synnerligen reaktiva
vid hög temperatur varför det visat sig svårt eller omöjligt
att finna degel- och formmaterial som inte angrips och
förorenar metallen.
Mera komplicerade legeringars stelning sker inom ett
stort temperaturintervall, och segringen kan då bli så
omfattande att gjutstyckets eller ämnets egenskaper bestäms
av den sist stelnade komponentens. I vissa system
krymper metallen starkt i gjutstyckets centrala delar varför det
är svårt att erhålla felfria ämnen. Materialet kan
visserligen göras finkornigt genom snabb kylning under
stelnandet, men vanligen blir det grovkristallint.
Alla dessa olägenheter kan undanröjas genom
utnyttjande av pulvermetallurgisk teknik. Det har ofta antagits att
sintrade metaller spricker lättare vid bearbetning än
gjutna. Så behöver emellertid inte vara fallet. På grund av
segring i gjutet material och dettas grovkornighet är det
ibland svårare att bryta ned strukturen utan
sprickbildning än vid behandling av finkornigt, pulvermetallurgiskt
framställt material.
Pulvermetallurgiskt kan man t.ex. tillverka
bränsleelement med god hållfasthet av uranoxid i en metallisk
grundmassa. Pulver av t.ex. kol eller berylliumoxid kan
pressas till en moderatorkropp med nästan teoretisk
täthet. Regleringsstavar bestående av starkt
neutronabsorbc-rande bor i en metallisk grundmassa kan utan svårighet
tillverkas.
Enligt uppgift kan pulvermetallurgiskt framställda
bränsleelement vara fullständigt stabila inom användbara
temperaturområden, fastän metallerna själva är
termodynamiskt instabila och därför förlorar sina önskvärda
egenskaper om de upphettas till smältning (V P Calkins
i Metal Progress dec. 1955 s. 73—76). SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
