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.
80
, TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 1. Urans
tillväxt vid
cyklisk
temperaturändring mellan
50 och 550°C
vid olika [-medelkorn-storlek. Reduktionen-]
{+medelkorn-
storlek. Re-
duktionen+}
vid bearbet-
ning vid
300°C var
70 °/o.
hastigheten brukar grafiskt representeras av
uttrycket ln Ln/L0 som funktion av antalet cykler
N (fig. 1 och 2)6. Här är Ln materialets längd
efter N cykler och L0 materialets ursprungliga
längd. Derivering av uttrycket ger
tillväxtkoefficienten
_ 1 CILn
dN
Denna tillväxtkoefficient är ännu en viktig
materialkonstant för uranbränslet.
En orsak till uranets tillväxt är den textur, som
alltid uppstår vid bearbetning av metallen t.ex.
genom valsning eller "swaging" (bearbetning i
roterande hammarmaskin). Det är svårt att
fullständigt få bort den genom efterföljande
värmebehandlingar. Hur allvarligt fenomenet är
framgår bäst av fig. 1 och 2. En uranstav valsad vid
300°C med en reduktion av 74 % och en
medel-kornstorlek av 0,04 mm har t.ex. fått en
bestående förlängning av 38 % efter 700 cykliska
temperaturändringar mellan 50 och 550°C (fig. 2).
Mikroskopiskt visar sig effekterna genom
poly-gonisation, uppkomst av porositet,
kristallogra-fisk glidning, uppruggning av korngränserna
samt korngränsvandring.
Alla dessa effekter beror av inre spänningar,
som byggs upp vid temperaturändringarna på
grund av den anisotropa utvidgningen. De
utjämnas vid den högre temperaturen genom en
tillväxt i [0 1 0]-riktningen, vid den lägre genom
tvillingbildning och därvid växer ständigt vissa
korn på andras bekostnad. Korntillväxten vid
cykliska temperaturändringar är ett mycket
allvarligt problem och bekämpas bl.a. genom att
man söker hålla uranbränslet vid så konstant
temperatur som möjligt i reaktorn.
En liknande förstörande effekt på bränslets
geometriska dimensioner har neutronstrålningen
och klyvningsprodukter som bildas under
kärn-klyvningen4-7. Den blir av betydelse vid flöden av
storleksordningen 1013—1014 neutroner per cm2
och sekund och yttrar sig i en fortgående
formändring hos bränslet redan efter relativt små
neutrondoser. Dels växer elementen ungefär som
vid cykliska temperaturändringar, dels sväller de
och blir porösa för att så småningom över
sprickbildning falla sönder till pulver. En stor del av
förstörelsen åstadkommes av
klyvningsprodukternas atomer. Det bildas ju ständigt atomer
av helt andra ämnen än uran, som skall beredas
plats i gittret och som därför har en förstörande
verkan.
Vid en kärnklyvning avges
klyvningsprodukternas energi inom en mycket begränsad volym.
Man talar om en "fission spike", där man får en
lokal upphettning. Denna har en längd av 1—
10 /u och berör ca 1010 atomer. I detta område får
man vid uppvärmningen ett område med
tryckspänningar, som förorsakar lokala plastiska
deformationer i [0 1 0]-riktningen hos metallen.
Då "spiken" sedan svalnar blir det
dragspänningar och en ny deformation, nu genom
tvillingbildning huvudsakligen i [1 0 0] -riktningen.
Man har teoretiskt kommit till att största
påverkan uppstår vid ca 200°C, medan vid högre
Fig. 2. Urans tillväxt vid cyklisk temperaturändring mellan
50 och 550°C vid olika reduktion och därmed olika textur.
Medelkornstorleken var 0,04 mm; bearbetning genom
valsning vid 300°C.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
