Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 7 - Breeder-reaktorn med plutonium som bränsle, av Sigge Hähnel och 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.
Breeder-reaktorn
med plutonium som bränsle
Civilingenjör Sigge Hähnel och dr techn. Hans von Ubisch, Stockholm
I uranreaktorn frigörs energi genom klyvning
av uran 235 i en kedjereaktion. Uran 238, som
utgör 99,3 % av naturligt uran, deltar i mycket
liten utsträckning i energiproduktionen men
överförs delvis till plutonium. Man kan
visserligen utvinna detta och använda det som
bränsle, men härvid kan man nyttiggöra bara
högst 5 % av uran 238. Detta är långt ifrån
tillräckligt för att atomenergiindustrin i längden
skall få betydelse för energiförsörjningen.
Man kan emellertid i en viss reaktortyp, som
brukar kallas breeder, överföra uran 238 till
plutonium i sådan utsträckning att man
erhåller mera nytt bränsle än det samtidigt
förbrukade. I breedern utnyttjas alltså uranet
fullständigt. Det är därför av största intresse på
längre sikt att denna reaktortyp utvecklas.
Torium 232, som tycks finnas i jordskorpan
i ungefär lika stor mängd som uran, är också
ett potentiellt reaktorbränsle. Visserligen kan
det inte liksom uran direkt användas som
bränsle, men man kan genom
neutronbestrålning överföra det till 233U som är lika
användbart som ^U. Därför kan även torium
utnyttjas som energikälla. 23SU och ^Th, som kan
överföras till atombränslen, kallas fertila.
Breed ing
För att kärnreaktioner (klyvning eller
kärn-omvandling) skall ske i en reaktor måste
bränslet eller det fertila materialet absorbera
neutroner som uppstått vid tidigare
klyvningar. Ett visst antal neutroner skall alltså vara
tillgängligt för upprätthållande av en
kedjereaktion. Ett överskjutande antal behövs för
överföring av fertilt material till klyvbart. För
att allt ^U och ^Th skall kunna utnyttjas
måste det per tidsenhet bildas minst lika
mycket klyvbart material som förbrukas i reaktorn.
Förhållandet mellan bildat och förbrukat
klyvbart material, som kallas
konversionsförhållandet B (i USA "breeding ratio"), skall
alltså vara 1 eller större1. Bestämmande för det
är antalet rj utsända neutroner per absorberad
neutron. Varje sådan ger emellertid inte en
klyvning; en del av dem absorberas utan klyv-
621.039.42
ning under utsändning av 7-strålning". Är
sannolikheten för den förra reaktionen
(fissionstvärsnittet) of och sannolikheten för
absorption över huvud taget oa samt uppstår i
genomsnitt v neutroner per klyvning, blir
V = y/(1 +cc) (1)
där a = (øa — Of)/of.
Av de utsända rj neutronerna behövs en för
upprätthållande av kedjereaktionen, och w
förloras genom "parasitisk" absorption i
klyvningsprodukter, konstruktionsmaterial m.m.
och genom läckning. Konversionsförhållandet
blir därför
B = rj — 1 — w (2)
1 praktiken är neutronförlusten w 0,1—0,3.
För termiska reaktorer med naturligt uran är
konversionsförhållandet ca 0,85, om
förlusterna frånräknas. I en breeder däremot skall det
vara större än 1, inklusive förlusterna.
Man har bestämt v och rj för termiska [-neutroner-] {+neutro-
ner+} (i genomsnitt 0,025 eV kinetisk energi,
2 200 m/s hastighet) och de aktuella
bränslena till2:
233U 235U 230pu
Utsända neutroner
per klyvning v .......... 2,5 2,5 2,9
per absorberad neutron rj 2,31 2,08 2,03
Härav framgår att en termisk breeder är
tänkbar endast med uran 233 som bränsle.
v
Neutronenergi
Fig. 1. Antalet rj utsända neutroner per absorberad
neutron vid olika neutronenergi för-plutonium
239 och - - - uran 235.
TEKNISK TIDSKRIFT 1958 tf)J
S Hähnel
H von Ubisch
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
