Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 15. 9 april 1949 - Uranreaktorn och dess användning som energikälla, av Erik Hæffner
<< 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.
21 fi
TEKNISK TIDSKRIFT
Grundämne Atomvikt öc Os
Väte .......... ...... 1.0078 0,30 20
Helium ....... ...... 4,00.3 0.0 1,5
Litium ........ ...... 6,940 64 9
Beryllium ..... ...... 9,02 0,009 6,1
Bor ........... ...... 10,82 700 3
Kol ............ ...... 12,01 0,0045 4,8
Kväve .......... ...... 14,008 1,75 10
Syre ........... ...... 16,000 0,0016 4,1
Natrium ........ ...... 22,997 0,5 3,5
Magnesium ..... ...... 24,32 0,4 3,6
Aluminium ..... ..... 26,97 0,23 1,5
Kisel ........... ..... 28.06 0,25 1,7
Krom .......... ..... 52,01 3 4
Mangan ........ ..... 54,93 12,8 2,4
•lärn ........... ..... 55,85 2,5 11
Nickel ......... ..... 58,69 4,4 18
Koppar ........ ..... 63,57 4 8
Zink ........... ..... 65,38 1,25 4,2
Kadmium ...... ..... 112,41 2 500 5,3
Tenn .......... ..... 118,70 0,69 5,0
Antimon ....... ..... 121,76 4,7 4,2
Kvicksilver ..... ..... 200,61 425 15
Bly ............ ..... 207,21 0,17 13
Vismut ......... ..... 209,00 0,016 9,2
För långsamma neutroner är
infångningstvär-snittet öc i allmänhet omvänt proportionellt mot
neutronhastigheten v. Emellertid har det visat
sig, att vid vissa neutronenergier erhålles en
långt större ändring av tvärsnittet för en liten
ändring av neutronhastigheten än vad man
skulle väntat enligt l/y-lagen. Fenomenet
benämnes resonansinfångning och har sin grund i
förhållandet att om de infallande neutronernas
energi är lika med bindningsenergin pius
excita-tionsenergin hos den bildade sammansatta
kärnan, så har detta till följd att sannolikheten för
infångning blir stor och man erhåller en
resonanstopp. Jämföres frekvensen av sådana
resonanstoppar hos olika grundämnen finner man
att kärnor med atomvikter mellan 0 och 100
uppvisa mycket få resonanser i energiområdet
0—100 eV, under det att kärnor med atomvikter
över 100 i regel ge upphov till många
neutronresonanser. Fig. 1 visar exempel på hur de totala
neutrontvärsnitten för olika neutronenergier
kunna te sig.
Neutroners inverkan på isotoperna i naturligt uran
Naturligt uran utgör en blandning av tre
isotoper: 99,28 % U238, 0,7 % U235 och 0,006 % U234.
Snabba neutroner kan åstadkomma klyvning av
alla tre isotoperna, dock med stor skillnad i
verkningsgrad. Klyvningsprocessen kan
åskådliggöras av ekvationen
92U23ä + on1 - (92U236) = Z,xAl + Z2yA° +
+ von1 + j<+ Q
där Ä’ och Y representera de två ungefär lika
stora delar i vilka uranatomen klyves, v antalet
neutroner, y den gammastrålning som utsändes
i klyvningsögonblicket och Q den kinetiska ener-
gin hos klyvningsprodukterna. Med hänsyn till
urankärnans neutroninnehåll och antalet stabila
element i området 3 < Z < 60 har beräknats att
fragmenten .Y och Y tillsammans har att
undergå ca sex ß-sönderfall innan kärnorna bli stabila.
U238, som förekommer i övervägande mängd i
naturligt uran, ger med snabba neutroner även
upphov till resonansinfångning. Neutronernas
förmåga att åstadkomma klyvning av U238
upphör om energin sänkes under ca 0,4 MeV och
resonansinfångningen blir i stället den
övervägande kärnreaktionen. Ett stort antal
resonanstoppar förekommer inom energiintervallet
10 000—5 eV. Resonansinfångningen är en (n, y)
process och den ger med U238 upphov till en ny
uranisotop U239 som sönderfaller under
ß-strål-ning med en halveringstid av 23 min till det nya
grundämnet neptunium, 93Np 239. Detta ämne är
även radioaktivt och övergår under utsändande
av ß-strålning med en halveringstid av 2, 3
dagar till ett ämne med atomnummer 94 som fått
namnet plutonium, O4Pu230. Liksom U235 är detta
ämne, till skillnad från U238, klyvbart även med
långsamma neutroner. Klyvningstvärsnittet cf
för U235 med långsamma neutroner är av
storleksordningen 500 barns. Den stora sannolikhet,
som sålunda föreligger att en klyvningsreaktion
skall komma till stånd, utgör förutsättningen för
användandet av U235 i en kärnreaktor.
Med kännedom om ovanstående skulle man
kanske kunna hoppas på att med enbart noga
renat naturligt uran, där U235 uppgår till 0,7 %,
få till stånd en kedjereaktion. Det går nu inte
ens i en oändligt stor mängd naturligt uran, av
den orsaken att resonansinfångningen av
neutroner i U238 är för stor. Den frågan uppstår då,
hur man skall kunna undvika
resonansinfångningen. Det har visat sig att neutroner med
mycket låg energi (1/40 eV) inte i nämnvärd
utsträckning ge upphov till resonansinfångning.
Man bör alltså försöka bromsa
klyvningsneutronerna under den hastighetsgräns över vilken
resonansinfångning äger rum.
Bronisning av neutroner
En neutron som rör sig genom materia kommer
ideligen att stöta ihop med atomkärnor i dess
väg. Tillhör dessa ett ämne med låg atomvikt
blir stöten i flesta fall elastisk och neutronens
ursprungliga energi går hastigt förlorad. För
elastisk stöt gäller att logaritmen för
förhållandet mellan neutronens energi före och efter
stöten i medeltal är
i-ih|-i
■(’"i)’
In
A + l
A — 1
där Ei är energin före stöten, E2 energin efter
stöten och A atomvikten. För att bromsa en
neutron av 1 MeV till 1/40 eV fordras för kol där
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
