Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 31 januari 1956 - Värmeteknik inom atomkraftverk, av P H Margen
<< 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
87
Fig. 4. Förslag till
D lO-kokarreaktor ;
tryckkärlets
innerdiameter 4,1 m och
höjd 13,7 m.
Enligt ekv. (1) och (2) skulle o nå uranets
brotthållfasthet vid en temperatur av 100°C
när A t är omkring 280° C, om r = l,2 cm och
P/m = 35 W/g. I praktiken skulle brott dock
icke uppstå emedan materialet skulle
deformeras plastiskt, dvs. flyta. Temperaturdifferenser
av storleken 300°C har uppmätts t.ex. hos
uranstavar i NRX-reaktorn utan att skada uppstått. I
allmänhet måste dock en viss försiktighet
iakttas för undvikande av sprickor i stavcentrum vid
avsvalning, då spänningsförhållandena är
omvända och materialet är mindre plastiskt genom
att det har lägre temperatur efter avsvalning.
Det som sagts om värmespänningar visar att
dessa för närvarande inte erbjuder några större
svårigheter vid exempelvis uranmetall. I själva
verket begränsas At oftare genom skador på
grund av cykliska temperaturvariationer, genom
vilka materialet utmattas. Effekten bestäms
huvudsakligen av den högsta temperatur, som
uranet uppnår i varje temperaturcykel. Använder
man element med liten radie eller plåttjocklek
för att begränsa At eller för att uppnå en
tillräckligt stor värmeöverföringsyta, är det ofta
önskvärt ur kärnfysikalisk synpunkt att fördela
stavarna eller plattorna i grupper (fig. 5).
ra genom att göra bränsleelementen tillräckligt
tunna eller konstruera kapslingen så att den ger
tillräcklig mekanisk förstärkning åt bränslet.
Den förra metoden kan väntas ge
tillfredsställande resultat med uranmetall- och
torium-metallelement, då dessa material har hög
värmeledningsförmåga, stor mekanisk hållfasthet och
god tänjbarhet. Keramiska material, t.ex. oxider
och karbider, har emellertid sämre
värmeledningsförmåga, sämre hållfasthet och elastiska
egenskaper. Dessutom avtar hållfastheten genom
strålningens inverkan; i ytterlighetsfall kan
oxiderna falla sönder till pulver. Dessa material är
sålunda föga pålitliga och det är därför lämpligt
att konstruera kapslingen för dem så att den
kan ta upp värmespänningarna.
Storleken av den spänning a för vilken
elementets yta utsätts under elastiska förhållanden
genom en temperaturdifferens At mellan centrum
och ytan av ett bränsleelement med
plåttjockleken b eller stavradien r, kan uppskattas enligt
a=£«A//2(l — v) (1)
Af =
—-m
(2)
gr2 ,, A P plr
^— eller At =–-—
4/1 m 8 A
där E är elasticitetsmodulen, oc längdutvidg-
ningskoefficienten, v Poissons konstant, P/m
specifika effekten (t.ex. W/g), tätheten och X
värmeledningsförmågan.
Kapsling
Man omger bränsleelementen i en reaktor med
en metallkapsling för att innesluta
klyvningsprodukterna och skydda bränslet mot korrosiva
angrepp av kylmediet. Då vissa kylmedier, såsom
natrium och helium, inte nämnvärt angriper
uran4, har man föreslagit att utesluta kapslingen
i vissa fall. Härvid uppstår emellertid andra
allvarliga problem genom närvaron av
klyvningsprodukter i hela kylsystemet, varför detta
utförande i allmänhet inte anses önskvärt på
teknikens nuvarande ståndpunkt.
Kapslingsmaterialet skall ha låg
neutronabsorption, goda mekaniska egenskaper samt icke
reagera kemiskt med bränslet och kylmediet. De
viktigaste material som uppfyller dessa krav är
aluminium (för lågtemperaturreaktorer),
magnesiumlegeringar (huvudsakligen för gaskylda
reaktorer), zirkonium (för
högtemperaturreak-torer) och rostfritt stål (för reaktorer där stor
Fig. 5. Bränsleelement; t.v. för kokarreaktor, bestående av
2,8 mm tjocka plattor2; i mitten för natrium-grafit-reaktor,
bestående av 19 stavar 11,5 mm i diameter; t.h. för gaskyld
reaktor, bestående av en 25 mm stav kapslad i kylflänsrör.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
