Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 31 januari 1956 - Koncentrering av klyvningsprodukter, av SHl - Är energiproduktion genom fusion möjlig? 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.
104
, TEKNISK TIDSKRIFT
Koncentrering av klyvningsprodukter. Det avfall, som
fås vid upparbetning av använda bränsleelement från
atom-reaktorer, innehåller mycket liten mängd radioaktiva
klyvningsprodukter i förhållande till totalmängden salter i
lösningen. Fixering av de förra i en stabil fast kropp bör
vara slutmålet vid avfallets beredning för nedgrävning eller
sänkning i havet.
I montmorillonitlera har man ett utmärkt, lättillgängligt
och billigt material för fixering av klyvningsprodukter
(Tekn. T. 1955 s. 490). Den kan nämligen absorbera 1,2
mgekvivalenter per gram, och sex års experiment har
visat att alla klyvningsprodukter utom rutenium kan
fixeras genom materialets upphettning till 1 000°C. Det enda
återstående problemet synes därför vara
avfallslösningarnas förbehandling, t.ex. frånskiljande av salpetersyra,
alu-miniumnitrat, zirkonium- eller aluminiumfluorid.
Salpetersyra är vanligen huvudbeståndsdel i avfall från
bearbetning av använda bränsleelement av enbart uran.
Det har visats att man kan återvinna åtminstone 90 °/o av
salpetersyran genom destillation, men det är önskvärt att
avlägsna ännu mera av den. Detta kan ske genom
jono-fores med jonbytarmenibran, dvs. permselektiva
membran (Tekn. T. 1954 s. 811, 865). Ett anjonpermeabelt
membran används för borttagning av N03~. Det är inte
praktiskt att sänka lösningens halt under 0,05 N då
cellens ledningsförmåga blir för liten vid lägre
jonkoncen-Iration. Laboratorieförsök med metoden har givit lovande
resultat, och en halvstor anläggning bygges nu i USA.
Aluminiumnitrat ingår i stor mängd i avfall från
alumi-niumkapslade bränsleelement. Dess koncentration är 10 000
gånger så stor som klyvningsprodukternas. Då
aluminiumjonen absorberas starkt av leran, måste den avlägsnas före
klyvningsprodukternas absorption. Man kan överföra
ni-tråtet till olöslig hydroxid i en jonoforescell och sedan till
oxid genom upphettning till 300°C. Hydroxidfällningen blir
inte gelatinös utan kristallin och lättfiltrerad. Genom
läkning med vatten eller svag syra kan klyvningsprodukterna
skiljas från aluminiumoxiden, men separeringen blir inte
fullständig, och slutproduktens stabilitet är därför av
största betydelse.
Vid en annan metod indunstas först avfallet till torrhet,
och den fasta återstoden upphettas till hög temperatur
varvid en stabil aluminiumoxid erhålles. Denna lakas sedan
med vatten eller syra för avlägsnande av lösliga
klyvningsprodukter. Den del av dessa, som då inte utvinns, kan
anses fast bunden vid oxiden som därför kan lagras.
Har oxiden glödgats vid mer än 600°C är cesium 137 den
enda klyvningsprodukt som går i vattenlösning i större
utsträckning. Radioaktivt cesium av tillräcklig renhet för
spårämnesteknik bör därför kunna erhållas på detta sätt.
Om så anses nödvändigt, kan ytterligare
klyvningsprodukter lösas ut genom läkning med syra, som sedan kan
avlägsnas ur lösningen genom jonofores.
Rutenium 106 följer med det avgående vattnet vid
absorption av klyvningsprodukterna i en lerbädd. Lösningen
indunstas, och återstoden smälts in i glas eller keramik.
Zirkonium- och aluminiumfluorid är huvudbeståndsdel i
avfall från zirkoniumkapslade bränsleelement som kan
väntas få användning i energiproducerande reaktorer.
Fluoriderna kan inte överföras till oxider genom
upphettning men de kan hydrolyseras med ånga vid 700°C (L P
Hatch & W H Regan Jr i Nucleonics dec. 1955 s. 27—29).
SHl
Är energiproduktion genom fusion möjlig? Man anser
sig veta att källan till stjärnornas energi är en
fusionsprocess vid vilken väte övergår till helium med kol som
katalysator (Tekn. T. 1950 s. 507, 1952 s. 234). Denna
process är mycket långsam och sker bara vid den mycket
höga temperatur som kan upprätthållas i stjärnornas inre
tack vare deras enorma storlek.
Det finns emellertid hundratals tänkbara
fusionsreaktioner, och bland dem kan man välja någon som är så
snabb att den kan vidmakthållas i system av rimlig
storlek för jordiska förhållanden. Bland dessa kan dock endast
sådana, som sker vid relativt liten energi hos de
kolliderande partiklarna, komma i fråga. För att uppnå en
kollisionsenergi på några få keV fordras dock en temperatur
på någon miljon °G. Då nödvändig kollisionsenergi växer
med kärnladdningen, kan bara de lättaste elementen ge
fusionsreaktioner som möjligen är tekniskt användbara.
Följande kan därför komma i fråga:
Energiutveckling
MeV
2H (d, n) 3He 3,25 (1)
-H (d, p) 3H 4,0 (2)
3H (p, y) 4He 19,7 (3)
3H [d, n) 4He 17,6 (4)
:!H [t, a) 2 n 11,3 (5)
BLi (n, a) 3H 4,8 (6)
°Li (p,oc) 3He 4,0 (7)
°Li [d, oc) 4He 22,4 (8)
7Li (p, oc) 4He 17,3 (9)
TLi [p, y) 8Be 17,2 (10)
7Li (d, oc) BHe 14,2 (11)
TLi (d, n) sBe 15,0 (12)
Av de givna reaktionerna synes (8) mest lovande därför
att den ger störst energiutveckling. Man måste emellertid
också ta hänsyn till tvärsnitten för reaktionerna, dvs.
sannolikheten för dessas inträffande, och de flesta
tvärsnitten är ännu inte kända eller inte publicerade.
Man tror att den första vätebomben, som utlöstes 1951,
var en tritium-deuteriumbomb. Förbättringar, som gjorts
både i Ryssland och USA, tycks emellertid ha lett till
utveckling av en litium-deuteriumbomb som provats 1952
eller 1953. Redan några år tidigare diskuterade emellertid
tysken Jetter en tänkbar bomb, bestående av en
atombomb som initiator med en mantel av litiumhydrid 8Li2H.
I denna kombineras T-D- och Li-n-reaktionerna, dvs. (6)
och (4), enligt
/i + °Li —► He + T + 4,8 MeV
† I
+ ’He <■— D + T + 17,7 MeV
Litium 6 har stort absorptionstvärsnitt för termiska
neutroner, varför reaktion (6) ger tritium för reaktion (4).
Denna ger stor energiutveckling och neutroner för
reaktion (6) varigenom en kedjereaktion kan uppstå. Det är
dock inte alls säkert, att dessa reaktioner utnyttjats i
vätebomberna, men exemplet visar att man genom en
systematisk undersökning av reaktioners och
reaktionskombinationers energiutveckling och tvärsnitt kan finna en
metod att realisera fusionsexplosioner.
Varför kan man då inte utnyttja fusion även till reglerad
energiproduktion? Orsaken är givetvis att
fusionsreaktioner fordrar mycket hög temperatur och därför inte kan
regleras på samma sätt som fissionsreaktioner vilka kan
genomföras vid en godtycklig temperatur som väljs med
hänsyn till konstruktionsmaterialen. I den anförda
reaktionskombinationen sker visserligen (6) med termiska
neutroner och bör därför kunna genomföras vid måttlig
temperatur, men den ger inte neutroner och kan därför
fortgå, bara om den kombineras med (4) eller någon annan
neutronproducerande reaktion. Så vitt man vet fordrar
emellertid alla dessa mycket hög temperatur.
Realiserandet av en reglerad fusionsprocess synes därför
ur fysikalisk synpunkt mycket mer avlägset än
konstruktionen av vätebomben syntes 1945. Man kan inte vänta att
ett sätt att reglera kedjereaktioner vid den höga
temperatur som fordras för fusion skall uppfinnas på grundval av
det vetande vi nu förfogar över. Såvida man inte gör helt
nya upptäckter, jämförbara med Hahn & Strassmanns
upptäckt av uranets klyvning, kan vi knappast hoppas att
förmå reglera fusionsreaktioner (H Thirring i Nucleonics
nov. 1955 s. 62—66). SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
