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
öenerator
Kondensor
Fig. 2. Anordning för utvinnande av kärnenergi; A kanaler
för uranstavar; B moderator; C reflektor; D järnskydd;
E betongskydd; F pump för kylmedium; G värmeväxlare;
H kylmedium.
klyvningar per sekund motsvarar 1 watt, kan
effekten P beräknas av uttrycket
P =
nuö/(U235)iV(U235) V
watt
3 • 10!0
där N (U235) är antalet U235-kärnor per
enhetsvolym och V volymen.
Tidsberoende
Om reproduktionsfaktorn är precis 1, ger varje
klyvning i medeltal upphov till en ny klyvning,
varför man har ett konstant antal klyvningar per
tidsenhet och reaktorn arbetar vid en konstant
effektnivå. Är k > 1 stiger effektnivån och är
Ar < 1 sjunker den.
Om vi antar att medellivslängden för en
neutron är r0 och antalet klyvningar per tidsenhet
vid tiden 0 är n0 och vid tiden t är n, gäller för
en oändligt stor reaktor
dn = (ar — 1) /i
dt ~
to
(A— l)f
n = n0
Man ser härav att tiden för effektnivåns tillväxt
med en faktor e (tidskonstanten) är
To
k — 1
I en reaktor med grafitmoderator är ro av
storleksordningen lO 3 s.
För att man skall kunna reglera reaktorn och
inte behöva riskera att effektnivån plötsligt
växer och ger upphov till en okontrollerbar
kedjereaktion med katastrofala följder, bör
tidskonstanten vara av storleksordningen sekunder
eller minuter. Detta skulle betyda att k inte får
vara större än 1,001. Av de neutroner som
utsändas vid klyvningen är emellertid ca 0,6 %
fördröjda, med vilket menas att de utsändas
först 0,6—80 s efter flertalet. De födröjda
neutronerna medför att tidskonstanten blir förlängd
och därmed att A–värdet kan ökas till ca 1,006.
Kontrollanordningar
Genom att reglera Ar-värdet kan man kontrollera
reaktorns effektnivå. A’-värdet sjunker om i
reaktorn införes neutronabsorberande material.
Regleringen tillgår i praktiken så, att stavar av kad-
mium, som har stort neutrontvärsnitt, inbyggas
i reaktorn. Vid starten dras dessa ut så långt att
k får ett värde något över 1, varvid effektnivån
höjes. Sedan önskad nivå uppnåtts, skjutas
stavarna in igen så långt att Ar-värdet sjunker till
precis 1. Reaktorn arbetar därefter konstant vid
den avsedda nivån och bibehålles där genom
automatisk reglering av kadmiumstavarnas läge.
Tekniska, problem
Helt schematiskt och hypotetiskt kan man
tänka sig en kärnreaktor för energiutvinning
vara uppbyggd enligt fig. 2. Med en
kärnreaktor finns det möjligheter att åstadkomma
snabbare energiutveckling inom mindre volym än
vad fallet är med vanliga molekylreaktioner. De
mycket höga temperaturer och stora
temperatur-gradienter som detta för med sig ställer stora
krav på konstruktionsmaterialen. Den i
reaktorn utvecklade värmen måste bortföras med
hjälp av något kylmedium. Detta måste väljas
bland ämnen som icke absorbera neutroner i
någon högre grad, samtidigt som det skall ha
för ändamålet lämpade värmetekniska
egenskaper. De klyvningsprodukter som uppstå av uranet
kommer antagligen att vid hög temperatur
diffundera ut i kylmediet, som sålunda blir starkt
radioaktivt, förutom att instabila isotoper även
uppstå till följd av den intensiva
neutronbestrålningen. Troligen måste man därför pumpa
kylmediet från reaktorn genom en värmeväxlare
tillbaka till reaktorn för att på detta sätt skapa ett
slutet system, som kan inbyggas med tjocka
betongväggar. Strålningsskyddet innefattar även
förhindrande av läckning av radioaktiva
substanser inom lokaliteterna. Hur skall man utan
att riskera ett utträngande av dylika substanser
kunna byta ut eventuellt felaktiga delar inne i
det avskärmade utrymmet?
Mycket arbete återstår att utföra innan det
något så när har klarlagts hur den radioaktiva
strålningen inverkar på konstruktionsmaterial
av olika slag. De flesta plastmaterial,
organiska smörjmedel m.m. sönderdelas kemiskt och
många ämnen förändras i sina fysikaliska
egenskaper. Det är tydligt att åtskilliga problem, inte
minst de av teknisk natur, kräva en stor
arbetsinsats och ett gott samarbete mellan personer av
skilda utbildningskategorier, innan en
kärnreaktor för energiutvinning kan bli verklighet.
Litteratur
1. Fkrmi, E: Elementary Theory of the Chain-reacting Pite, Science
105 (1947) s. 27.
2. Goodman, C: The Science and Engineering of Nuclear Power,
Addison — Wesley Press Inc., Cambridge, Mass., USA 1947.
3. Condon, E u: Nuclear Engineering, Electr. Eng. mars 1948 s. 229.
4. Goldsmith, H H, Ibser, H W & Feld, B T: Neutron Cross
Sections of the Elements, Bev. mod. Phys. 19 (1947) s. 259.
5. Kärnfysik, K. Vetenskapsakademien, Stockholm 1948.
6. Friedman, F L: Nuclear Reactors, Electr. Eng. juli 1948 s. 685.
7. Rainwater, L J, Havens Jr., W W, Wd, C S & Dunnings, J R:
Slow Neutron Velocity Spectrometer Studies 1. Cd, Ag, Sb, Mn, Phys.
Rev. 71 (1947) s. 65.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
