Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 31 januari 1956 - Materialproblem i atomreaktorer, av Roland Kiessling - Framställning av uranpulver, av SHl - N-anrikat Th(NO3)4 för toriumreaktorer, av SHl
<< 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.
84
, TEKNISK TIDSKRIFT
Likström med stor strömstyrka leds genom
kopparskenans ena del genom den flytande
metallen till skenans andra del. I det magnetiska
fältet avviker ledarens rörliga del, dvs. den
flytande metallen, i angiven riktning.
Vidare kan man arbeta vid höga temperaturer
(ca 500°C) utan att ledningssystemet måste
dimensioneras för höga tryck och detta medför att
man mer ekonomiskt kan tillgodogöra sig
värmeenergin. De tekniska svårigheterna är dock
fortfarande stora. Sålunda måste hela
ledningssystemet kunna upphettas, så att metallen hålles
flytande. Korrosions- och erosionsproblemen i
ledningarna blir stora, och riskerna för exempelvis
kontakt mellan natrium och vatten i
värmeväxlaren måste elimineras.
Regleringsstavar och strålskydd
För regleringsstavarna används starkt
neutron-absorberande material (tabell 1, grupp 3).
Vanliga sådana är t.ex. kadmium eller borkarbid.
Strålskydden utförs ofta av järnmalmsbetong,
men blir därför stora och tunga. För mobila
reaktorer torde andra material behövas för
strålskyddet, och i dessa bör man kunna utnyttja
olika ämnen ur grupp 3 i tabell 1, t.ex. W, Hf,
sällsynta jordartsmetaller eller borföreningar.
Strålskyddet skall dock ej endast skydda mot
neutronstrålning utan även framförallt mot
y-strålning och mycket återstår att göra här.
Slutord
De största materialproblemen för
energiprodu-cerande, heterogena reaktorer kretsar kring
bränsleelementen. Dessa måste kunna motstå
temperaturdeformationer och strålningsskada så
länge som möjligt och måste tåla stora
tempera-turgradienter. Vikten av god värmeöverföring
bränsle—kapsling har betonats. Kapslingen
måste vara tät och motstå korrosion från
värmeöverföringsmediet.
Bränsleelementen bör vara relativt enkla,
lätt-tillverkade enheter, som lätt kan bytas ut. Deras
övervakning är ett mycket viktigt problem. Det
gäller att på ett mycket tidigt stadium kunna
upptäcka en begynnande deformation hos uranet
eller en begynnande spricka hos kapslingen.
Särskilt för reaktorer, kylda med tungt eller vanligt
vatten, är det viktigt att en spricka hos
kapslingen indikeras innan uran och vatten får kontakt.
Uran reagerar nämligen häftigt med vatten vid
högre temperaturer, och brott på ett
bränsleelement kan få katastrofala följder för hela reaktorn.
Sammanfattningsvis kan sägas, att om
materialproblemen kring bränsleelementen kan lösas för
olika typer av energiproducerande reaktorer, kan
säkert även övriga materialproblem klaras.
Utveckling av bränsleelement framstår därför som
ett av reaktorteknologins viktigaste
arbetsområden.
Litteratur
1. Hausner, H & Roboff, S: Materials for riuclear power reactors.
New York 1955.
2. Reactor handbook, bd 3: Erigineering. Genève aug. 1955.
3. Reactor handbook, bd 4: Materials. Genève aug. 1955.
4. Glasstone, S: Principles of nuclear reactor engineering. New
York 1955.
5. Liquid metals handbook. NAVEXOS P-733 juni 1952.
6. Chiswik, H II & Kelman, L R: Thermal cycling effects in
ura-nium. Internat. Conf. Peaceful Uses of Atomic Energy, Genève 1955
P/557.
7. Pugh, S F: Damage occurring in uranium during burn-up.
Internat. Conf. Peaceful Uses of Atomic Energy, Genève 1955 P/443.
8. Kiessling, R: The solid state reaction between uranium and
aluminium. Internat. Conf. Peaceful Uses of Atomic Energy, Genève
1955 P/786.
9. Draley, J E & Ruther, W E: Aqueous corrosion of aluminium
alloys at elevated temperatures. Internat. Conf. Peaceful Uses of
Atomic Energy, Genève 1955 P/535.
Framställning av uranpulver. Uran reagerar med väte
till en hydrid UH3, som uppträder i två modifikationer.
Den vanliga formen, som har specifika vikten 10,83, bildas
om metallen hydreras vid 250°C. Den har kubiskt gitter
med åtta uranatomer per enhetscell. Den andra
modifikationen med specifika vikten 11,03 bildas samtidigt med den
förra, om hydreringen utförs vid lägre temperatur. Den
har också kubiskt gitter men bara två uranatomer per
enhetscell.
Hydriden sönderdelas lätt vid upphettning under lågt
tryck och är därför mycket lämplig som utgångsmaterial
vid tillverkning av uranpulver. Den bildas snabbast, om
metalliskt uran upphettas i vätgas av atmosfärstryck till
220°C. Om vätgasen innehåller spår av föroreningar eller
om metallen är täckt av ett oxidskikt, går reaktionen
mycket långsamt under en induktionsperiod. Produkten är ett
fint, mycket poryfort pulver. Att massiva metallstycken
faller sönder beror sannolikt på den stora skillnaden mellan
metallens och hydridens täthet.
Om hydriden sönderdelas vid 300—400°C, bildas ett något
sintrat metallpulver som kan brytas upp till 3—10 [i
kornstorlek. Det är liksom hydriden poryfort och måste därför
hanteras i inert atmosfär tills det komprimerats till
presskroppar vilka kan hanteras i luft vid rumstemperatur (P
Chiotti & H A Wilhelm i Metal Progress dec. 1955 s. 77
—78). SHl
15N-anrikat Th (NO3) 4 för toriumreaktorer. För en
breederreaktor med torium i vattenlösning som mantel
behövs ett lättlösligt toriumsalt med litet absorptionstvärsnitt
för neutroner. Toriumnitrat är en av de få föreningar som
har tillräcklig löslighet, men dess absorptionstvärsnitt är
för stort därför att den vanligaste kväveisotopen 14N
(99,62 %>) har relativt stort tvärsnitt (1,4 b). Kväve, till
95 °/o bestående av har emellertid ett tvärsnitt på bara
0,08 mb. Man har därför utarbetat ett förfarande för
anrikning av 15N.
Härvid utnyttjas den ringa anrikningen av "N i
vätskefasen vid jämvikten NO (gas) HN03 (vätska).
Salpetersyra får rinna ned genom en kolonn där den delvis
reduceras till NO och N02 med svaveldioxid, som härvid ger
svavelsyra. Gaserna passerar uppåt i kolonnen, och
kväveoxiderna kan eventuellt ledas in i vatten varvid
salpetersyra återbildas. Vid kolonnens botten fås salpetersyra
anrikad på UN. För en 1,5 m hög kolonn och ett tillflöde av
1,5 ml/cm2min 10 M salpetersyra har man erhållit 7 gånger
anrikning på 12 h.
Man anser att kväve 15 av reaktorkvalitet kan framställas
för ca 500 $/lb. De 5 t KN, som behövs till en 100 MW
toriumbreederreaktor, kan tillverkas på 200 dygn i en
anläggning som beräknas kosta 10—30 M$. De skulle ge 1 250
t/dygn svavelsyra som biprodukt. Man vet emellertid inte
hur toriumnitrat förhåller sig vid neutronbestrålning
(Nu-cleonics aug. 1955 s. 62). SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
