Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 44. 1 december 1953 - Problem vid utnyttjande av atomenergi, av 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.
17 november 1953
929
Problem vid utnyttjande av atomenergi
Dr. techn. Hans von Ubisch, Stockholm
En experimentanläggning för omvandling av
atomenergi till elenergi kostar nu ca 1 M$/kW.
Bränslekostnaden kan inte anges då man
använder uran 235 som bränsle, men den torde
vara obetydlig i jämförelse med
anläggningskostnaden. Det är ännu inte fullt klart vilken av de
olika reaktortyperna som bör användas och på
vilken man därför bör koncentrera
utvecklingsarbetet. Inte heller vet man vilket bränslesystem
som är bäst.
Reaktorbränslen
Tre reaktorbränslen är tänkbara, nämligen
uran 233 och 235 samt plutonium 239. Av dem
finnes bara uran 235 i naturen där det ingår med
0,7 % i uran. Uran 233 och plutonium 239 kan
framställas i reaktorer genom bestrålning av
naturligt torium (100 % 232Th) resp. uran (99,3 %
238U) med neutroner.
Genom att föra samman tillräcklig mängd av
dessa bränslen kan man sätta i gång en
kedjereaktion och eventuellt utnyttja den utvecklade
energin till värmealstring1-3. Det fordras ca 30 kg
bränsle i form av ren metall eller bara ca 1 kg
av ett salt i vanligt eller tungt vatten. Av
naturligt uran behöves minst ca 3 t i form av stavar,
upphängda i ca 6 t tungt vatten, eller ännu mer
uran fördelad i en mycket stor mängd grafit,
överskottsneutroner från kedjereaktionen kan
användas för bränsleproduktion.
Tre bränslesystem kan då tänkas, nämligen
uran 235, uran-plutonium och torium-uran 233.
I första fallet använder man naturligt uran eller
sådant anrikat på uran 235 eller rent uran 235.
Om uran 238 ingår i bränslet, övergår det delvis
till plutonium,
238U + n–-* 239U —230Np — 239Pu..
som också fungerar som bränsle.
Plutonium kan extraheras ur neutronbestrålat
uran och användas som enda bränsle i en
reaktor. Denna bör omges med ett hölje av naturligt
uran eller sådant med minskad halt av uran 235
för att nytt plutonium skall bildas. På analogt
sätt kan man erhålla uran 233 ur torium och
använda det som bränsle.
Tekniskt är det enklast att använda naturligt
uran. Det kan användas i en reaktor tills kanske
1 % av det förbrukats delvis genom klyvning av
621.039
235U-kärnor och delvis genom omvandling av uran
238 till plutonium och dettas klyvning. Sedan kan
man bara utnyttja det genom att extrahera
rester av plutonium som blir av låg kvalitet.
Uran anrikat på 235U används för att få en
kraftanläggning med bättre egenskaper så att
den eventuellt kan utnyttjas för fartygsdrift, eller
för att öka produktionen av plutonium eller uran
233.
Det är uppenbarligen meningslöst att använda
uran-plutonium eller torium-uran 233 om man
inte kan göra reaktorn till en breeder-reaktor
(Tekn. T. 1953, s. 10). Förbrukningen av uran
eller torium blir då mycket liten och utan
nämnvärd betydelse för energipriset, men de
nödvändiga kemiska processerna blir mycket dyrbara.
Reaktortyper
Vid kedjereaktionen i en uranreaktor frigörs i
medeltal 2,5 neutroner vid klyvning av varje
atom 235U. Av neutronerna behövs i medeltal 1,0
för att kedjereaktionen skall hållas i gång. Av
de återstående 1,5 infångas en del av uran 235
på sådant sätt att värdelöst uran 236 bildas,
medan resten ger plutonium, infångas av
konstruktionsdelar, klyvningsprodukter och
föroreningar i reaktorn, eller läcker bort. Man kan
påverka neutronernas fördelning på dessa
processer genom val av reaktortyp och reaktorstorlek.
De vid kärnklyvningen alstrade neutronerna
har en kinetisk energi på 1—2 Me V och infångas
då inte lätt av bränslets atomkärnor eller av
andra kärnor. Dessas infångningstvärsnitt för
snabba neutroner är mycket litet. Man kan
emellertid bromsa neutronerna till termisk energi (ca
0,03 eV) med en moderator, bestående av ämnen
med låg atomvikt, t.ex. vatten, tungt vatten,
grafit, beryllium eller berylliumoxid. En dylik
reaktor kallas termisk.
I en snabb reaktor, som saknar moderator,
behövs därför ca 30 kg ren metall, medan 1 kg
salt upplöst i vatten, vilket tjänstgör som
moderator, räcker därför att bränslets atomkärnor då
har ett relativt stort infångningstvärsnitt. På
grund av moderatorns volym är en termisk
reaktors kärna vanligen mycket större än en snabb
reaktors. Alla reaktorer omges av ett
neutron-reflekterande skikt, reflektorn, och ett strålskydd
av betong.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
