Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 33. 14 september 1954 - Grundämnesomvandlingar i atomreaktorn, 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.
14 september 1954
759
Fig. 4. Mängden av vissa nuklider i neutronbestrålat
naturligt uran; upptill "SU, "6U och ’"Np [av "sU(n, 2 n)"7U],
nedtill plutoniumisotoper.
Fig. 5. Plutoniums isotopsammansättning efter olika
neutrondos; infdngningstvärsnitt för ti0Pu - 102 barn,–-
342 barn; streckad zon anger lämplig tid för extraktion av
plutonium.
Enligt fig. 4 upptill sjunker uranets halt av
235U från de naturliga 0,715 % till noll, medan
mängden av dess klyvningsprodukter stiger och
asymptotiskt närmar sig 0,6 vikt-%, eller 1,2
atom-% på grund av att varje klyvning ger två
nya atomer. Halten av 238U stiger från noll till
ett maximivärde och sjunker sedan åter till noll
genom omvandlingarna 236U —> 237U —> 237Np etc.
Kurvorna för 240Pu och 241Pu (fig. 4 nedtill)
stiger kvadratiskt eller kubiskt i det allra första
skedet, de når senare vissa maximivärden och
blir sålunda utdragna S-kurvor.
Vid beräkning av variationen i plutoniums
isotopsammansättning med tiden (fig. 5) har de
mera sällsynta isotoperna 236, 238 och 243
försummats. Av hänsyn till osäkerheten i 240Pu:s
infångningstvärsnitt för termiska neutroner har
beräkningen utförts för två olika värden på det.
Abskissorna i fig. 4 och 5 är S — j<P d t.
Genom att i ekv. (2) sätta in halt 235U 0,715 %,
•O25 (klyvning) =549 barn, och 23 MWh
energiutveckling per gram kluvet 235U erhåller man att
medelflödet i uranet är 3,08 • 1012 gånger
effekten i megawatt per ton uran.
Därmed har man erhållit en tidskala för
reaktorer som går med konstant effekt (fig. 6).
Låg-effektsreaktorn motsvarar den norska och
svenska om dessa körs med ca 250 kW (den
nominella effekten 100 kW kan överskridas).
Hög-effektsreaktorn representeras av den i dag
troligen föråldrade kanadensiska NRX i sitt gamla
skick. Före missödet 1952 (Tekn. T. 1953 s. 406,
1954 s. 317) har den också körts med 2—3
gånger större effekt än som antagits i fig. 6.
Det just beräknade neutronflödet är som sagt
medelflödet av termiska neutroner inuti uranet.
Då stavarna kraftigt absorberar termiska
neutroner, kommer flödet att ha ett minimum i
stavarnas centrum och ett maximum i moderatorn
mitt emellan stavarna; dessutom avtar det mot
reaktorns periferi. Neutronflödet kan vara 5—10
gånger större i reaktorkärnans mitt än i dess
yttre delar.
Man kan försöka att uppskatta när en reaktor
kommer att stanna på grund av utarmningen av
klyvbara nuklider och anhopningen av
klyvningsprodukter. Bernstein1 förmodar att man
under vissa förutsättningar endast kan utnyttja
ca 0,5 % av bränslet i naturligt uran utan
regenerering av uranet. Härav kan man beräkna när
kedjereaktionen i reaktorn stannar av (fig. 6).
Gränserna är vida, ty tiden kommer att bero på
hur reaktorn är konstruerad, om man byter
perifert placerat uran mot centralt placerat och om
man gradvis ersätter bränslet med färskt uran
för att förbättra utnyttjningsgraden. Den
principiella skillnaden mellan lågeffekts- och
hög-effektsreaktorn beror på xenonförgiftningen i
den senare. I slutet av högeffektsperioden kan
den dock ytterligare hållas i drift en tid med
lägre effekt.
I lågeffektsreaktorn (fig. 6) är uranet mycket
långlivat. Det är endast i högeffektsreaktorer,
som man inom loppet av månader eller år får en
större materialomsättning och kan extrahera
vägbara produkter (fig. 5 och 6). Den teoretiska
produktionen blir inte stor ens av plutonium,
som ligger gynnsamt till. Området för
pluto-niumextrahering (fig. 5 och 6) är grundat på en
uppgift som diskuterats tidigare1. De praktiska
Fig. 6. Tidskala för reaktorer drivna med konstant effekt;
upptill lågeffektsreaktor (0,1 MW/t uran), nedtill
hög-effektsreaktor (5 MW/t uran); den streckade zonen t.v.
anger lämplig tid för extraktion av plutonium, de streckade
zonerna t.h. anger de tider vid vilka kedjereaktionen
avstannar.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
