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.
82
, TEKNISK TIDSKRIFT
Tabell 7. Materialegenskaper hos beryllium och zirkonium
Beryllium Zirkonium
Modifikationer .................................................... et a < 863°C
863° <ß<l 845°C
Smältpunkt .................................................... °C 1 280 1 845°
Kokpunkt ..................................................... °C 2 970
Täthet ..................................................... g/cm3 1,846 6,49
Specifikt värme ........................................... cal/g°C 0,43—0,52 6,32 (25—100°C)
Värmeledningsförmåga .....................................cal/cms 0,385 ( 25°C) 0,050 ( 25°C)
0,23 (600°C) 0,045 (300°C)
Längdutvidgningskoefficient .............................. cm/cm°C 13,3 • 10’6 (20—200°C) 10,3 • 10"9 [1 0 0}
17,8 • 10"° (20—700°C) 4,5 • 10"8 [0 0 1]
Resistivitet ................................................ ohmcm 4 • 10"6 (20°C) 40 • 10"6
Hårdhet ................................................... Brinell 97—172 30—87
Brottgräns ................................................ kp/mm2 25— 66 25—58
0,2-gräns ................................................. kp/mm2 21— 31 11—49
Elasticitetsmodul ......................................... Mp/mm2 26— 31 10
uran, är isotrop och ej så reaktiv gentemot
gaser eller vätskor. Den har därför stort potentiellt
intresse.
Flytande reaktorbränslen
Fasta reaktorbränslen ändrar geometrisk form
och faller sönder på grund av strålningseffekter
och temperaturändringar. Därför torde flytande
reaktorbränslen på längre sikt bli av intresse.
Dels kan man tänka sig olika uranlösningar, där
man dock torde få använda starkt anrikat uran,
dels även smältor eller uppslamningar av uran
eller uranlegeringar. En smälta kan också själv
tjänstgöra som värmeöverföringsmedium och
ledningssystemet genom reaktorn kan
dimensioneras så att massan blir kritisk i reaktorn, men
ej utanför. Svåra korrosions- och
erosionspro-blem uppstår dock med denna typ av bränslen.
Kapsling
De flesta fasta reaktorbränslen måste omges
med ett hölje (kapsling, "canning"), som skall
förhindra att klyvningsprodukter kommer ut i
reaktorn och även hindra korrosionsangrepp på
bränslet från kylmediet. Uran reagerar t.ex.
redan vid rumstemperatur med vatten och med
flera gaser. Ivapslingsmaterialet måste ha låg
neutronabsorption, gott korrosionsmotstånd mot
omgivande kylmedel och även god
värmeledningsförmåga.
Värmet skall överföras från bränslet genom
kapslingsmaterialet till kyl- och
värmeöverföringsmediet. Det fordras därför, att
temperatur-språnget bränsle-kapsling är så lågt som
möjligt. Det har visat sig, att även den bästa möjliga
mekaniska anliggning mellan bränsle och
kapsling, t.ex. genom pådragning av
kapslingsmaterialet, ger för stort temperatursprång för
energi-producerande reaktorer.
Därför använder man numera ett metalliskt
mellanskikt ("bond"), som legerar sig med
såväl bränslets ytterskikt som kapslingens
inner-skikt. Man får på så sätt metallisk
värmeledningsförmåga från bränslets inre till kapslingens
utsida. Problemet att finna ett lämpligt
mellanskikt är av stor betydelse för utvecklingen av
bränsleelement. Av tabell 1 framgår, att Al, Be,
Mg och Zr (Hf-fri) kan komma i fråga som
kapslingsmaterial.
Aluminium och magnesium används båda, den
förra för vattenkylda, den senare för gaskylda
reaktorer. För energiproducerade reaktorer torde
på längre sikt båda dessa metaller bli av mindre
betydelse. För dem eftersträvar man hög
temperatur hos bränslet för att få en så stor
verkningsgrad som möjligt.
Aluminium t.ex. börjar reagera med uran vid
ca 250°C8, och vid högre temperatur går denna
reaktion snabbt. Metallen är vidare dåligt
beständig mot vatten då temperaturen börjar komma
upp emot 200°C9 och både Al och Mg reagerar
med många flytande metalliska kylmedel. De har
dessutom båda relativt låg smältpunkt.
Zirkonium (tabell 7) har ett gott
korrosionsmotstånd. Metallens ct-form, som är stabil under
863° C har hexagonalt tätpackat gitter och dess
,ß-form (stabil vid 863—1 845°C) kubiskt
rymd-centrerat. Det reagerar inte med uran förrän
uppemot 600° C och det har hög smältpunkt
(1 845°C). Ett visst hinder för att utnyttja
metallen vid höga temperaturer utgör
omvandlingspunkten oc- till ß-Zr vid 863°C. Sedan det nu kan
framställas hafniumfritt torde det bli av stor
betydelse. Man har lärt sig behärska
bearbetnings-och svetsningstekniken och möjligheten att
erhålla täta rör ligger inom räckhåll. Alla tekniska
problem tycks dock ännu ej vara lösta och
hittills är metallen svår att importera och dyr.
Beryllium har också visst intresse som
kapslingsmaterial (tabell 7). Det har ett hexagonalt
tätpackat gitter. Metallen kan dock ej framställas
i duktil form. Den är spröd och svår att bearbeta,
och endast på pulvermetallurgisk väg har man
lyckats överdra uranbitar med den. Ingen
lämplig teknisk metod för kapsling med
beryllium har hittills framkommit, och metallens
stora giftighet och höga framställningskostnad
är även hinder för dess användning.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
