Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 31 januari 1956 - Materialproblem i atomreaktorer, av Roland Kiessling
<< 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.
i O januari 1956
77
Materialproblem i atomreaktorer
Docent Roland Kiessling, Stockholm
De olika material, som ingår i en
energiprodu-cerande reaktor, måste fylla stränga fordringar
ofta av mycket speciellt slag1"5. Det gäller främst
själva bränslet, men också
konstruktionsmaterial i övrigt och beror givetvis på var i reaktorn
materialet skall användas. De mera
konventionella materialfordringarna liknar dem, som
gäller för andra slag av apparater. För vissa
delar fordras t.ex. stor hållfasthet, även vid högre
temperatur, för andra förmåga att stå emot
deformationer av olika slag. Av vissa detaljer
fordras värmebeständighet eller motståndskraft mot
korrosion och erosion osv.
För reaktorer speciella faktorer
Vid valet av material till reaktorer anlägger man
i första hand ungefär samma synpunkter som
vid andra apparatkonstruktioner. Man måste
dock på grund av de stora energimängder som
frigörs och på grund av
kärnklyvningsreaktio-nens känslighet för olika faktorer vara mycket
kritisk och försiktig vid materialvalet. Så är t.ex.
korrosionsproblemen så viktiga, att mycket
omfattande korrosionsundersökningar ofta
erfordras även för relativt välkända material på grund
av de speciella förhållanden, som råder i en
reaktor.
En del materialegenskaper, som tidigare varit
utan betydelse måste också beaktas. Olika
materials förmåga att infånga neutroner är en av de
viktigaste. I inre delar av reaktorn skall den
vara så låg som möjligt för att inte störa
klyvningsprocessen; i strålskydd o.d. skall den vara
hög för att strålning ej skall tränga ut i
omgivningen. Vidare kan många material bli
radioaktiva sedan de utsatts för neutronbestrålning i
en reaktor. Därför blir reparationer och utbyten
av olika detaljer ofta besvärliga. Om möjligt bör
man därför välja material, som ej blir
radioaktiva eller vars aktivitet blir svag eller av kort
varaktighet. Materialens inducerade aktivitet
efter neutronbestrålning är därför en annan
viktig materialkonstant.
Under inverkan av strålningen i en reaktor
ändras många materialkonstanter och nya
atomer bildas vid kärnklyvningen. De skall beredas
plats i gittret hos det ämne där de bildas. Främst
hos bränslet leder bestrålning ofta till bestående
formändringar. Denna strålningsskada ("radi-
620.2 : 621.039.4
ation damage", Wigener-effekt) är ett av
reaktorkonstruktörens allvarligaste problem.
Materialets förmåga att motstå strålningsskada blir
därför en tredje viktig materialegenskap.
Ett problem av närbesläktad art är att
aktiveringsenergin för många kemiska reaktioner sänks
under inverkan av den intensiva strålningen i en
reaktorkärna. Det har till följd att nya
korrosionsproblem uppstår, att reaktioner mellan fasta
faser i metalliska eller icke metalliska material
sker vid lägre temperatur än normalt osv.
Bestående formändringar av mycket allvarlig
karaktär kan också uppstå vid cyklisk
temperaturändring, främst hos bränsleelementen.
Materialens förmåga att motstå bestående
formändringar vid cykliska temperaturändringar är
ytterligare en betydelsfull faktor att ta hänsyn
till.
Allmänna synpunkter på materialkonstanter
Neutronabsorption
Man brukar ånge olika ämnens
absorptionstvär-snitt för termiska neutroner6, betecknat oa. Detta
tal anger sannolikheten för att en neutron skall
infångas av en atomkärna av ämnet i fråga och
har dimensionen yta. Det brukar anges i enheten
barn (b) som är 10"24 cm2. Absorptionen per
atom kallas ofta det mikroskopiska
absorptions-tvärsnittet. Av större intresse för
reaktorkonstruktören är ofta det makroskopiska
absorp-tionstvärsnittet (2), som anger
neutronarbsorp-tionen hos 1 cm3 material. 2 har dimensionen
cm-1 och kan uträknas ur relationen
där N är Avogadros tal (6,02 X 1023), q tätheten,
A atomvikten och oa det mikroskopiska
absorp-tionstvärsnittet.
För en blandning gäller
2" = Nx tfx + AT2 <J2 + ...
där iVi är antalet atomer per cm3 av ämne 1, <J±
absorptionstvärsnittet per atom för ämne 1 osv.
Man brukar indela ämnena i tre grupper med
absorptionstvärsnitten < 1, 1—10 och > 10 barn
resp. (tabell 1). Tabellen ger en vägledning vid
val av ämnen för olika delar av en reaktor, vilka
föroreningar som är skadliga för uran m.m.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
