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
83
Moderator och reflektor
Moderatorns uppgift är att snabbast möjligt
bromsa ner neutronerna till termisk energi. Den
effektivaste verkan erhålles om neutronerna
kolliderar med partiklar av ungefär samma
massa som de har själva. Så stor del som möjligt av
neutronens rörelseenergi avges då vid varje stöt.
Därför är endast de lättaste atomerna i
periodiska systemet av intresse som moderatormaterial.
Vid kollisionen skall vidare sannolikheten för
att neutronen skall absorberas vara liten, medan
sannolikheten för att den skall spridas skall vara
stor.
Genom att ta hänsyn till alla dessa faktorer
kommer man till en faktor som kallas
modere-ringsförhållandet (MR). Det skall vara så stort
som möjligt. Bästa moderator är tungt vatten
(MR = 21 000), sedan kommer BeO (180),
grafit (170), Be (150) och vanligt vatten (70). Bor
kommer t.ex. ej alls i fråga, trots att det är ett
lätt element med stor nedbromsningsförmåga.
Dess neutronabsorption (tabell 1) är alldeles för
stor.
Reflektorn har till uppgift att hindra neutroner
att läcka ut ur reaktorkärnan och i stället
reflektera dem tillbaka in i systemet. I stort sett gäller
samma överväganden som för moderatorn.
Vanligaste reflektormaterial är grafit, men även BeO,
Be eller tungt vatten har använts.
Värmeöverföringsmedium
Det värme, som alstras av bränslet i
reaktorkärnan skall överföras till ett lämpligt medium,
som sedan kan transportera det ut ur reaktorn,
t.ex. till en värmeväxlare av något slag (Tekn. T.
1956 s. 85). De medier som övervägts för
heterogena reaktorer är t.ex. vanligt eller tungt vatten,
vissa saltsmältor och vissa smälta metaller
(tabell 8).
De metaller, som kan komma i fråga, måste
ha låg täthet, låg neutronabsorption, låg
smältpunkt och hög kokpunkt. Av tabell 8 framgår,
att Na, Na-K, Pb och Pb-Bi har direkt intresse.
Smältpunkten för bly är dock väl hög.
Kvicksilver har alldeles för hög neutronabsorption och
för låg kokpunkt. Naturligt litium har också för
hög neutronabsorption, men isotopen 7Li har litet
absorptionstvärsnitt (oa = 0,033). Därför är li-
Fig. 3. Principen för en elektromagnetisk pump*.
tium av stort intresse, om denna isotop kan
separeras.
Två egenskaper är av fundamental betydelse
för värmeöverföringsmediet, nämligen
värmeöverföringsförmågan och värmekapaciteten. Den
värmemängd (Q), som kan överföras till
värmeöverföringsmediet från bränsleelementets yta
bestämmes av relationen
Q — h ■ S • st
där h är värmeövergångstalet, 5 väggarean och
st temperaturskillnaden vägg—vätska; h är
materialberoende och av tabell 8 framgår, att
värmeövergångstalet i allmänhet är större för flytande
metaller än för vatten.
Den värmemängd, som kan transporteras av
vätskan, bestämmes av relationen
Q — W • c • st — (d • c) • A - v • st
där A är ledningens area, v vätskans hastighet,
st temperaturdifferensen, d tätheten och c
specifika värmet. Endast d • c är materialberoende och
för flytande metaller sämre än för vatten (tabell
8).
Flytande metaller har därför jämfört med
vatten både fördelar och nackdelar. På längre sikt
torde dock fördelarna överväga av olika skäl. Den
pumpeffekt, som fordras för att pumpa en
metall med låg täthet (Li, Na, Na-K) genom ett rör
med viss hastighet, är lägre än för vatten, och
en flytande metall kan drivas fram med
elektromagnetiska pumpar, som ej innehåller rörliga
delar (fig. 3).
Tabell 8. Flytande metaller, aktuella som värmeöverföringsmedier, jämförda med vatten
Na 22 »/o Na Hg Pb 45 % Pb Li H,0
78 °/o K ’ 55 %> Bi
Smältpunkt ................................. °C 97,8 18,3 —38,3 327,8 125 186,1 0
Kokpunkt ................................... °C 880 826 357,2 1 743 1 670 1 318 100
Täthet.................................... g/cm3 0,9 0,9 13,6 10 10 0,5 1
Specifikt värme ......................... cal/g°C 0,31 0,28 0,033 0,033 0,035 1,13 1,003
Täthet X specifikt värme..............cal/cnr °C 0,28 0,25 0,45 0,33 0,35 0,57 1
Värmeledningsförmåga ............. kcal/h cm °C 73—56 21—24 7—13 12 7,9—9,7 36 0,603
Värmeövergångstal ................. kcal/h cm2 °C 0,00312 0,00170 0,00278 0,00200 0,00180 0,00282 0,00146
Absorptionstvärsnitt ........................ barn 0,49 0,96 360 0,18 0,09 67 0,66
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
