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
81
Tabell 5. Smältpunkten hos uranföreningar av intresse som
framtida reaktorbränslen
Smältpunkt
,0C
U02 ....................................... 2 800
UC ........................................ 2 400
UC2 ....................................... 2 500
US ........................................ 1 700
US2 ........................................ 1850
U5Sis ...................................... 1 700
U Si ....................................... 1 600
temperaturer effekten åter avtar. Man tänker sig
att en klyvningsproduktsatom eller en neutron,
som genomlöper gittret avlämnar ett visst spår
av ur sina jämviktslägen flyttade atomer. Det
uppstår par, bestående av vakanser där atomer
har suttit och inlagrade atomer, som hamnat
på platser i gittret, där de egentligen icke hör
hemma. Vanligen inlagras dessa atomer i
mellanrum i metallgittret och orsakar där spänningar.
Teorin är grundad på hur dessa inlagrade
atomer och de uppkomna vakanserna rör sig i
förhållande till varandra. Finns ett stort antal
rörliga vakanser kan de inlagrade atomerna lättare
återta normala lägen i gittret på andra punkter
och effekten minskar. Detta sker vid högre
temperatur, vid vilken atomerna ju har större
rörlighet. Därför kan också en del av
bestrålningseffekterna tas bort genom glödgning av bränslet.
De båda nämnda effekterna kan avsevärt
minskas, om uranet ges lämplig kornstorlek. Denna
kan påverkas genom värmebehandling,
legeringstillsats och bearbetning. För naturligt uran är
legeringsvägen mindre lämplig, enär av olika skäl
endast mycket små mängder legeringsmetall kan
tolereras. Genom att utnyttja omvandlingen
oc—ß, ofta i kombination med bearbetning, som
ju ger gittret en viss förspänning, kan man
någorlunda reglera uranmetallens kornstorlek.
Man har framställt bränsleelement, som har en
viss stabilitet mot strålningsskador, men
fullständigt har problemet ej kunnat lösas. En viss
förbättring kan möjligen pulvermetallurgiska
framställningsmetoder ge. Man kan genom att utgå
från uranpulver erhålla en texturfri kropp med
väl reglerad kornstruktur.
En annan väg är att söka utnyttja /-fasen som
är isotrop och isomorf med t.ex. W eller a-Fe.
Den kan stabiliseras vid rumstemperatur genom
legering med Mo, men erforderlig Mo-tillsats är
för stor för att kedjereaktionen skall kunna
upprätthållas. Något lämpligt legeringselement som
stabiliserar /-fasen vid rumstemperatur tycks
inte finnas för naturligt uran.
Uranföreningar
En tredje metod är användning av någon
lämplig uranförening, t.ex. U02, UC eller UC2 och
framställning av sintrade element av keramisk
eller metallkeramisk karaktär. Många av dessa
ämnen har hög smältpunkt (tabell 5) och
formnings- och sintringsproblemen torde kunna lösas
på pulvermetallurgisk väg. Man slipper
texturproblemen och därmed deformationen på grund
av temperaturvariationer. Svårigheten med
denna typ av element är dock den dåliga termiska
ledningsförmågan.
Vid de höga temperaturgradienter, som uppstår
i elementen, blir de termiska påkänningarna så
stora, att metallisk ledningsförmåga är önskvärd.
Med anrikad U02 (20 % 235U i stället för 0,7 %)
har man framställt element av U02, sintrat med
Al som hjälpmetall på pulvermetallurgisk väg,
men med icke anrikat material torde det vara
svårt att tillverka användbara bränsleelement
enligt denna metod.
Plutonium
Plutonium bildas av 238U vid neutronbestrålning
och alstras i uranet under kedjereaktionens gång.
Det kan även användas för anrikning av uran
på olika sätt, enär det självt kan underhålla en
kedjereaktion och såväl metallen som flera av
dess föreningar är därför av stort intresse.
För närvarande känner man inte mindre än
sex modifikationer av denna egendomliga metall,
som har en smältpunkt av 640°C (tabell 6).
Modifikationerna har alla utom två komplicerad
kristallstruktur, som påminner om urans.
Egendomlig är den stora täthetsvariationen hos de
olika modifikationerna (19,7 för a-Pu, 15,9 för
d-Pu) samt den negativa
utvidgningskoefficienten för 6- och (T-faserna. Resistiviteten är högre
än för något annat metalliskt element.
Torium
Torium är icke klyvbart, men genom
neutronbestrålning kan det omvandlas till uranisotopen
233U vilken kan tjänstgöra som bränsle. Metallen
har gynnsammare egenskaper än uran (tabell 4).
Torium uppträder i två modifikationer;
a-formen, som är stabil under 1 450°C, har kubiskt
ytcentrerat gitter, och j3-formen, som existerar
vid 1 450—1 690°C, har kubiskt rymdcentrerat
gitter. Metallen är betydligt lättare att forma än
Tabell 6. Plutoniums modifikationer
Fas
Stabilitetsområde
°C
Struktur
Täthet
g/cm3
[-Längdutvidgnings-koefficient-]
{+Längdut-
vidgnings-
koefficient+}
cm/cm0 C
oc under 122 Komplex .... 19,7 (25’°C) 51 • 10~e
ß 122—206 Komplex .... 17,6 (150°C) 38 • 10"6
y 206—319 Ortorombisk. . 17,2 (210°C) 35 • 10"8
å 319—451 Kubisk yt,
centrerad ... 15,9 (320°C) — 10 • 10"6
8’ 451—476 Tetragonal .. . 16,0 (465°C) — 120 • 10"ß
e 476—640 Kubisk rymd-
(smältpunkt) centrerad . . . 16,5 (500°C) 26 • 1(T8
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
