Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 6. 10 februari 1951 - Hur amerikanska atomreaktorer är byggda, av sah
<< 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.
108
TEKNISK TIDSKRIFT
Hur amerikanska atomreaktorer är byggda. Utöver
beskrivningarna av den brittiska atomreaktorn "Gleep" i
Harwell (Tekn. T. 1951 s. 46) och den kanadensiska
reaktorn "Zeep" i Chalk River har även teknisk information
om tre typer av amerikanska lågeffektreaktorer avförts
från hemliga listan.
En av de amerikanska reaktorerna är av liknande typ
som "Gleep", dvs. en uranreaktor med grafitmoderator.
Den byggdes 1942 under åskådarläktaren till University of
Chicagos stadion och blev den första reaktor, där en
kontinuerlig kedjereaktion kunde upprätthållas; den kördes då
med en effektnivå av 200 W. Den blev sedermera
ned-monterad och dess beståndsdelar överflyttades till Argonne
National Laboratory, där den återuppbyggdes i modifierat
skick. Den andra reaktorn, vilken ävenledes är uppställd
i Argonne, är en uranreaktor med tungt vatten som
moderator; den kanadensiska "Zeep" är av samma typ. Den
tredje av de amerikanska reaktorer, om vilken detaljer nu
har offentliggjorts, är uppställd vid Los Alamos
Scien-tific Laboratory och är av "vattenkokartyp", där det
klyvbara materialet utgörs av lösning av anrikat uransalt i
vatten.
Uran-grafitreaktorn har ytterdimensionerna: 9,6 m längd,
9 m bredd och 6,3 m höjd. Den är sammanställd av
grafit-block med måtten 10,5 X 10,5 X 42 cm. Cylindriska hål är
borrade i blocken med en delning av 21 cm och i dem är
inlagda uranstänger med 6 cm diameter och en vikt av
ca 3 kg. För att spara uranmetall är en del av blocken
fyllda med uranoxidpatroner, på samma sätt som i "Gleep".
Allt som allt innehåller reaktorn 3 200 uranstänger med en
total vikt av ca 10 t, och 14 500 uranoxidpatroner med en
vikt av 40 t.
I bottnen av reaktorn staplas först tre lager block av ren
grafit, vilka fungerar som reflektor, och därpå till och med
15 :e lagret grafitblock med uranoxidpatroner. Block med
fyllning av ren uran bildar 16:e till 48:e lagren, en kärna,
som är ca 4 m lång, 3 m djup och 3 m hög. På denna
staplas ytterligare två lager av uranoxidfyllda grafitblock
— den kritiska punkten för igångsättning av
kedjereaktionen uppnås nämligen vid 50 :e lagret. Ytterligare fyra lager
av ren grafit lägges därefter på för att fullborda reflektorn.
Den totala grafitvikten i reaktorn är omkring 472 t och
reaktorns totala vikt, inklusive kärna, moderator samt
strålningsskydd av 1,5 m betong och tak av bly, överstiger
1 400 t.
Tungvattenreaktorn sattes i gång i maj 1944 och var då
världens första reaktor med flytande moderator. Jämfört
med reaktorer av den föregående typen är den ganska
liten — dess aktiva del är en aluminiumbehållare med
1,8 m diameter och 2,7 m höjd, fylld med omkring 6,5 t
tungt vatten. I vattnet är nedhängda 120 uranstänger med
2,7 cm diameter och 1,8 m längd, anordnade i ett
fyrkantigt gitter med 13.5 cm delning. Den totala uranvikten är
nära 3 t.
Fig. 1. Sfärisk behållare till reaktor enligt vattenkokar
principen; kylvatten cirkulerar genom rörslingan t.v.; genom
röret t.h. kan prov införas i neutronflödet.
Behållaren omges i bottnen och på sidorna av ett
halv-metertjockt lager av grafitblock, vilket fungerar som
reflektor. Utanpå grafitlagret finns ett 10 cm tjockt
bly-kadmiumhölje, som hindrar strålning att tränga fram till
det omslutande betongskyddet. Detta har formen av ett
åttkantigt prisma med 2,5 m tjocka väggar och 4 m höjd.
På grafitreflektorns översida finns ett 30 cm tjockt skydd
av blytackor, som sträcker sig över aluminiumbehållarens
lock, från vilket de skiljes av ett tunt lager
kadmiummetall. Ovanpå det hela kommer som ytterligare skydd ett
meterhögt lager trä- och stålblock med en vikt av 80 t.
Utrymmet mellan det tunga vattnet och behållarens lock
är fyllt med helium för att utestänga ytterluften; skulle
denna tränga in, skulle dess fuktighetsinnehåll späda ut det
dyrbara tunga vattnet och dess kväve under radioaktiv
inverkan förvandlas till salpetersyra. Med hjälp av två
fläktar, varav en i reserv, får heliumgasen cirkulera genom en
kylare och ett katalysrum, där medförda molekyler av
syrgas och tungt väte, som har dissocierats ur det tunga
vattnet genom neutronbombardemang, återförenas till tungt
vatten. Tillsammans med den kylda heliumgasen föres
detta tillbaka till behållaren.
I reaktorns sidor är upptagna elva öppningar för
experiment. Från taket går ett aluminiumrör med 10 cm i
diameter direkt ned i det tunga vattnet; genom denna öppning
kan 32 bestrålningar utföras samtidigt. En termisk pelare
av grafitblock, 1,5 m i fyrkant och 2,3 m lång, sträcker
sig ned till neutronreflektorn. Den del som når utanför
betongskyddet är täckt av en kadmiumplatta samt en
halvmeterhög bly- och järnsköld med en öppning, 20 cm i
fyrkant.
Tungvattenreaktorn är försedd med fem regleringsstavar
och två nödavstängningsstavar, i form av treskiktsrör med
9 cm diameter, hopvalsade av ett kadmiumskikt mellan
två aluminiumskikt. Fyra av rören är upphängda i
gångled på undersidan av behållarens lock. Då de hänger
vågrätt är de helt utdragna ur vätskan; för full avstängning
av reaktorn fälls de ned till en vinkel av ca 30° från
lodlinjen. De tre återstående rören, vilka är avsedda för
finreglering, är monterade lodrätt och regleras genom in- och
utdragning.
Reaktorns effektavgivning sker genom att det tunga
vattnet vid ca 35°C pumpas från behållarens översida till en
värmeväxlare i ett närbeläget rum, och återföres ca 4°
kallare till behållarens botten. Strömningshastigheten är 800
1/min och medger ett värmeuttag från reaktorn av 300 kW.
Vattenkokarreaktorn — den minsta och mest ekonomiska
typ av atomreaktor som hittills har byggts — är
huvudsakligen avsedd för fysikaliska experiment, som kräver en
koncentrerad neutronkälla. Den utgöres av en sfärisk
behållare av rostfritt stål, fig. 1, med 30 cm diameter,
innehållande en lösning av uranylnitrat i vatten. Saltet är
anrikat till en del klyvbart U-235 på sex delar icke klyvbart
U-238.
Den kritiska storleken vid körning med låg effekt, ca 50
mW, ligger vid 550 g U-235 och vid körning med högre
effekt, 60 kW, vid något över 800 g av den klyvbara
uranisotopen. Motsvarande neutronflöde i reaktorns centrum
är då 3 X 10u neutroner per cm2 s.
Behållaren omslutes av en reflektor, bestående av ett inre
lager av berylliumoxid och utanpå detta ett grafithölje,
som bildar en kub med ca 1,5 m sida. Utanpå reflektorn
ligger ett strålningsskydd av 10 cm bly, 0,75 mm kadmium
och 1,5 m betong. I detta hölje har tagits upp dels en
kvadratisk öppning för en termisk pelare av grafit, dels ett
antal hål in till reflektorn för utförande av
bestrålningsexperiment, dels ett 1" rör ända in i reaktorbehållaren för
att medge bestrålning vid höga neutronflöden.
Då reaktorn är i gång sönderdelas vattnet i
uransaltlösningen av de bildade klyvningsprodukterna och alstrar
därvid 13 1/h syre och vätgas. För att oskadliggöra denna
gasblandning, som dels är explosiv, dels starkt radioaktiv,
är i överdelen av behållaren insvetsade två koncentriska
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
