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.
Man kan öka konversionsförhållandet något
genom att blanda bränslet med uran 238 som
klyvs med snabba neutroner. Ekv. (2) blir då
B = £V — 1 — w (3)
Faktorn s blir ungefär 1,03 i en termisk
reaktor med naturligt uran som bränsle vilket
fortfarande är otillräckligt för breeding.
Detsamma gäller för en termisk reaktor med
plutonium som bränsle. Används en blandning av
uran 238 och plutonium i en snabb reaktor,
klyvs emellertid betydligt mera uran 238 så
att s kan bli upp till 1,3.
Vissa iakttagelser visar att antalet utsända
neutroner per klyvning är praktiskt taget
oberoende av neutronenergin, men förhållandet oc
och därmed rj (antalet utsända neutroner per
absorberad neutron) ändras med stigande
neutronenergi. Utförda mätningar ger en
uppfattning om rj:s variation med neutronenergin,
men fullständiga data har ännu inte erhållits.
Man kan emellertid konstatera att r] för 235U
och ^Pu först avtar något med stigande
neutronenergi och sedan växer till värden som
närmar sig v (fig. 1). Detta betyder att oc vid
stor neutronenergi går mot noll, dvs. att nästan
alla absorberade neutroner ger klyvning. De
gynnsammaste betingelserna för breeding tycks
alltså uppstå vid så hög neutronenergi som
möjligt.
Man har sålunda erhållit ct-värden på ned till
0,06 för ^Pu och 0,11 för 235U. Om r antas
oförändrad, skulle då v bli 2,7 för ^Pu och 2,23
för 235U. Det finns alltså stora möjligheter att
uppnå breeding med plutonium i en snabb
reaktor.
De klyvbara kärnslagens absorptions- och
fissionstvärsnitt är stora för termiska
neutroner, t.ex. 694 resp. 580 barn för uran 235. Med
stigande neutronenergi avtar de emellertid
snabbt och är bara 1—2 barn för neutroner med
en energi av storleksordningen 1 MeV.
Absorp-tionstvärsnittet för termiska neutroner är bara
2,8 barn för uran 238. Det avtar emellertid
relativt långsamt med stigande neutronenergi. I
naturligt uran kommer därför uran 238 att
absorbera en växande del av neutronerna.
På grund härav avtar genomsnittliga antalet
utsända neutroner per i uranet totalt
absorberad neutron med stigande neutronenergi, och
?? för snabba neutroner i naturligt uran blir
så litet att kedjereaktionen inte kan
upprätthållas. I en snabb reaktor måste man därför
använda på ^U anrikat uran, uran 233 eller
plutonium som bränsle. För att neutronerna
inte skall retarderas, innan de absorberas, skall
reaktorn givetvis sakna moderator, och kärnan
får inte heller innehålla modererande
material, dvs. element med liten atomvikt. Man kan
t.ex. inte använda vatten som kylmedel.
Försöksreaktorer
Man har ännu inte experimentellt visat att
breeding kan genomföras med uran 233 och
torium i en termisk reaktor, men av försök
både i USA och Storbritannien framgår att
breeding kan uppnås i en snabb reaktor med
plutonium (eller uran 235) som bränsle och
uran 238 som fertilt material. Den senare av
de båda möjligheterna till breeding är utan
tvivel av största intresse för Sverige där stora
urantillgångar finns men toriumfyndigheter
saknas.
I princip består en snabb breeder av en
kärna, som innehåller bränslet och eventuellt
också fertilt material, samt en mantel av fertilt
material som kan vara naturligt uran eller
uran utarmat på uran 235. I uranmanteln
absorberas en del av de neutroner, som läcker
ut från kärnan, under bildning av plutonium;
resten av neutronerna reflekteras mot kärnan.
Manteln tjänstgör alltså som reflektor.
Såväl kärnan som manteln måste kylas. Som
kylmedel är en flytande metall, såsom smält
natrium, lämplig. Den blir radioaktiv och
utnyttjas därför inte direkt för ånggenerering
utan dess värme överförs av säkerhetsskäl först
i en värmeväxlare till en sekundär krets där
det cirkulerande mediet också är en flytande
metall. Denna som inte blir radioaktiv, avger
slutligen värme till en ånggenerator.
I USA gjorde man de första
undersökningarna med Clementine3 som hade plutoniumkärna
och uranmantel, innehållande torium;
kvicksilver användes som kylmedel. Reaktorn
kördes i gång 1946 och var världens första snabba
reaktor, den första med plutonium som bränsle
och en metall som kylmedel samt den första
som kunde leverera energi i användbar form
(Tekn. T. 1948 s. 39, 500). Den monterades
ned 1953.
År 1951 hade man ERR-1 (Experimental
Rreeder Reactor) i drift (Tekn. T. 1953 s. 10).
TEKNISK TIDSKRIFT 1958 tf)J
Fig. 2. Världens
första breeder,
den
amerikanska EBR-1.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
