Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 31 januari 1956 - Materialproblem i atomreaktorer, av Roland Kiessling
<< 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.
78
, TEKNISK TIDSKRIFT
Tabell 1. Absorptionsrör snittet oa för termiska neutroner för de vanligare grundämnena (1 b = 10’** cm2)
Lågt absorptionstvärsnitt Intermediärt absorptionstvärsnitt Högt absorptionstvärsnitt
K 1,0 b) (1,0—10,0 b) (>10 b)
oa Smält- oa Smält- oa
Smältpunkt punkt punkt
b °C b °C b °C
Syre ......... ____ 0,0002
Deuterium .... ____ 0,00046
Kol ........... ____ 0,0045
Beryllium . ... 0,009 1 280
Fluor ......... . ... 0.01
Vismut ........ . . . . 0.015 271
Magnesium . . . . 0,059 651
Kisel .......... . ... 0,10
Fosfor ........ . ... 0.19
Zirkonium . . . . . ... 0.18 1 845
Bly ........... , ... 0,18 327
Aluminium . . . . 0,22 660
Väte .......... ... 0.33
Kalcium ...... . ... 0,42 850
Natrium ....... ... 0,49 98
SvaVel ........ .... 0.49
Tenn.......... ... 0,60 232
Zink .......... ..... 1.1 419
Niob .......... ..... 1,1 2 415
Barium ........ ..... 1,2 704
Strontium ...... ..... 1,3 770
Kväve ......... ..... 1,8
Kalium ........ ..... 2,5 64
Germanium .... ..... 2,2
Järn .......... ..... 2,4 1 539
Molybden ...... ..... 2,4 2 625
Gallium ........ ..... 2,8 30
Krom ......... ..... 2,9 1 890
Tallium ........ ..... 3.3 300
Koppar ........ ..... 3,6 1 083
Nickel ......... ..... 4,5 1 455
Tellur ......... ..... 4,5
Vanadin ....... ..... 4,7 1 710
Antimon ....... .....5,3 630
Titan .......... ..... 5,8 1 724
Mangan ....... 13 1 245
19 3 410
Tantal ........ 21 2 996
Klor .......... 32 — 101
Kobolt ........ 35 1 495
Silver ......... 60 960
67 186
Guld .......... 95 1 063
120 1 700
Kvicksilver 360 — 39
440 2 454
Bor ........... 750 2 300
Kadmium ..... ... 3 000 320
3 100
Samarium ..... ... 10 000 > 1 300
Gadolinium ... 36 000
För ett visst material intresserar ju ej endast
det makroskopiska absorptionstvärsnittet för
termiska neutroner, utan detta tal i kombination
med t.ex. hållfasthetsegenskaper, krypgräns,
smältpunkt osv. avgör materialvalet. Ett vanligt
sätt att uttrycka detta är t.ex. jämförelse av
förhållandet mellan krypgränsen vid en viss
temperatur och makroskopiskt absorptionstvärsnitt
för en serie metaller. Man får då vissa
jämförelsetal. Ju större tal ett material har, desto
lämpligare är det för ändamålet i fråga. Ett annat
sätt är att räkna ut relativa neutronabsorptionen
för detaljer av samma hållfasthet för olika
material (tabell 2).
Av tabell 1 och 2 framgår, att
konstruktionsmaterial, som kommer i fråga för de centrala
delarna av en termisk reaktor är framförallt Mg,
Al, Zr och Be. Av speciellt intresse är Zr, som
dock måste vara Hf-fritt (Hf har stort
absorptionstvärsnitt för neutroner). För en intermediär
eller snabb reaktor, där neutronekonomin ej är
lika kritisk, kan även vissa stållegeringar vara
av intresse, medan för säkerhetsstavarna Cd är
överlägset de flesta andra vanliga metaller. Olika
tänkbara material kommer att behandlas
närmare vid diskussion av materialvalet för reaktorns
olika delar.
Tabell 2. Relativ neutronabsorption för några metaller i
form av rör med samma hållfasthet
Material Relativ neutronabsorption Smältpunkt
per cm
rörlängd
per cm3 vid 20°C °C
Magnesium............0.0035 10 651
Aluminium ............0,013 102 660
Rostfritt stål ________0.226 234 ca 1 400
Zirkonium ............0,0126 16 1 845
Inducerad aktivitet
Man bör om möjligt undvika metaller som vid
neutronbestrålning ger stora mängder av aktiv
isotop (har stort oa för isotopen i fråga) med lång
halveringstid och hög /-energi (tabell 3). Sådana
metaller är exempelvis Cr, Mn, Co, Cu, Zn, Ta
och W, och man bör undvika
konstruktionsdetaljer, som innehåller någon av dessa metaller
som legeringskomponent. Däremot är Ti, Fe, Ni,
Zr och Mo betydligt ofarligare, enär mängden
aktiv isotop som bildas är relativt liten. Jämförs
t.ex. Mo och W ger båda aktiva isotoper med
ungefär samma halveringstid (67 h resp. 24 h)
och /-energi. Absorptionstvärsnittet är
emellertid ca 300 gånger så stort för W som för Mo,
varför bildad mängd aktiv isotop blir mycket
större i W än i Mo.
Stabilitet mot strålning
Atomer och molekyler i reaktormaterialet
utsätts för ett ständigt bombardemang av oc-, ß- och
/-strålning, av neutroner och av
klyvningsprodukter. Intensiteten hos denna strålning är så
stor, att nya och förut okända problem uppstår.
Den yttre elektronstrukturen hos atomer och
molekyler i det bombarderade materialet påverkas
av bl.a. oc-, ß- och /-strålning varvid joner
uppstår eller elektroner lyfts till högre energinivåer.
Särskilt påverkas material med kovalent
(elek-tronpars-) bindning, exempelvis organiska
föreningar, såsom plaster, vissa smörjoljor och
bakelit. Dessa ämnens fysikaliska egenskaper
förändras avsevärt redan vid relativt liten
bestrålningsdos. Oorganiska föreningar med
jonbindning samt metaller påverkas mindre av denna
strålningstyp som huvudsakligen ger sig" till
känna som en uppvärmning av materialet.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
