Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 31 januari 1956 - Värmeteknik inom atomkraftverk, av P H Margen
<< 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.
i O januari 1956
85
Värmeteknik inom atomkraftverk
P H Margen, B.Sc.Eng., Stockholm
I en atomkraftanläggning spelar reaktorn
samma roll som eldstaden i ett kol- eller oljeeldat
kraftverk, dvs. den utvecklar värme, som skall
överföras till ett arbetsmedium för en turbin. I
en konventionell eldstad utvecklas emellertid
endast ca 0,2 MW värmeeffekt per m3
eldstadsvolym, medan en reaktor utvecklar 1—1 000 MW
per m3 av reaktorkärnan, varför en effektivare
värmeöverföringsteknik måste användas.
Värme frigörs genom klyvning i
bränsleelementen i reaktorn (fig. 1) och överförs till ett
kylmedium. Detta cirkulerar genom en
värmeväxlare, där värmet överförs till ett arbetsmedium,
vanligen kokande vatten eller överhettad
vattenånga, som driver konventionella turboaggregat
och kondenseras i en kondensor.
Energikostnad och specifik effekt
Många olika reaktortyper (Tekn. T. 1956 s. 69)
kan utnyttjas i dylika anläggningar. En stor del
av de kraftreaktorer, som för närvarande
planeras i olika länder, är emellertid av termisk,
heterogen typ, vilken ger färre nya tekniska
problem än andra typer. Varje reaktortyp har en
viss minsta storlek, den kritiska storleken, som
bestämmes av kärnfysikaliska data och som
oundgängligen medför hög investeringskostnad.
För att producera elenergi till ett ekonomiskt
pris måste en sådan reaktor utveckla största
möjliga effekt. Detta brukar man i allmänhet
uttrycka med att specifika effekten mätt i
mega-watt värme per ton bränsle måste vara hög.
Den specifika effekt, som fordras för att ett
atomkraftverk skall bli ekonomiskt, varierar
med reaktortypen från ca 5 MW/t till flera
hundra MW/t. Den är minst för stora reaktorer,
i vilka man använder relativt billiga material,
såsom grafit som moderator och naturligt uran
som bränsle, och störst för de snabba
reaktorerna, i vilka dyrbara material används.
Den specifika effekten påverkar valet av
kylmedium. Gaser är i allmänhet inte lämpliga för
specifika effekter över 10 MW/t, medan vatten
kan användas upp till ca 50 MW/t. Flytande
metaller kan användas vid de största specifika
effekter som för närvarande kan uppnås. De
termiska egenskaperna är naturligtvis inte de enda
som bestämmer valet av kylmedium och
konstruktionsmaterial i reaktorn. Även kärnfysika-
621.311.25
liska och kemiska egenskaper spelar en
avgörande roll.
Förutom att man bör eftersträva hög specifik
effekt för att reducera investeringskostnaden per
kilowatt för reaktorn, bör den värmetekniska
anläggningen ge en hög termisk verkningsgrad för
att bränslekostnaden per energienhet och
värmeväxlarnas och andra komponenters storlek skall
bli så liten som möjligt. Som framgår av det
följande är dessa två krav ibland motstridiga,
varvid man måste finna en ekonomisk kompromiss.
Värmeteknikerns uppgift är att dimensionera
atomkraftanläggningens kylsystem för hög
specifik effekt och något så när hög termisk
verkningsgrad. Detta innebär bl.a. val av lämpliga
kylmedier och konstruktionsmaterial, beräkning
av värmespänningar i bränsleelement och andra
detaljer samt en ekonomisk avvägning av olika
parametrar, såsom kyl- och arbetsmediets
hastighet, tryck, temperatur, överföringsytans och
strömningssektionens utformning, vartill
kommer analys av faktorer som kan påverka
anläggningens driftsäkerhet.
Reaktorn
Omkring bränsleelementen A (fig. 2), i vilka
klyvningsreaktioner äger rum, strömmar
kylmediet i rör B mellan en fördelningslåda C i och
en samlingslåda C2. Kylrören omges av
moderatorn D och reflektorn E. Reaktorns strålskydd
F är på insidan klätt med ett kylt
värmestrålskydd G, som skyddar betongen mot strålningen
från den heta reaktorkärnan.
Vid konstruktionen i fig. 2 strömmar kylmediet
under tryck genom separata rör. Den kallas
trycktubskonstruktion. Vid ett annat utförande,
tryckkärlskonstruktionen, fig. 3, är moderatorn
och reflektorn inneslutna i ett tryckkärl av stål.
Fig. 1. Principschema för ett atomkraftverk.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
