Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 37. 9 oktober 1956 - Atomenergi i kemisk industri, 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.
16 oktober 1956
853
Atomenergi i kemisk industri
621.039 : 66
Vid utnyttjande av atomklyvning för produktion av
elenergi syns åtminstone i dag ånggenerering som
mellan-steg ofrånkomlig. En sådan energiomvandlingsprocess har
relativt liten verkningsgrad, särskilt om inte hög
temperatur och stort tryck används. Man bör därför inte förbise
möjligheter att mera direkt utnyttja det värme som
frigörs i en reaktor. Inom kemisk industri förbrukas stora
mängder värme och relativt litet elenergi. Enligt en
amerikansk uppskattning utgör denna bara 6,6 °/o av den
kemiska industrins hela energiförbrukning. Direkt
utnyttjande av det i atomreaktorer frigjorda värmet vid kemiska
processer synes därför ligga nära till hands.
Vid drift av atomreaktorer erhålls vidare radioaktiva
klyvningsprodukter, vilkas strålning i dag endast vållar
besvär. I framtiden måste den emellertid utnyttjas som
energikälla på något sätt. Även i detta fall ligger det nära
till hands att tänka på kemisk industri då det tycks finnas
möjligheter att omsätta strålningsenergi till kemisk energi
vid vissa processer.
Medan ingendera av dessa båda möjligheter att direkt
utnyttja atomenergi inom kemisk industri utvecklats längre
än till planeringsstadiet, har man under några år använt
radioisotoper som spårämnen och på annat sätt inom
kemisk industri (Tekn. T. 1955 s: 929). I USA beräknas att
de radioisotoper, som AEG sålde till industrin under 1954
för 1 M$, under samma år sparade 100 M$ åt den. Dessa
hjälpmedel är relativt billiga, fordrar liten investering och
ger så snabbt utdelning att man kan vänta att deras
användning skall växa fort.
Värmekälla
De fossila bränslen, som för närvarande används,
kommer att med tiden ständigt stiga i pris varför
atomreaktorer i framtiden bör kunna konkurrera med dem som
värmekälla inom kemisk industri. Värmet kan då införas
direkt i processen med ett minimum av förluster, men
härvid måste man räkna med att produkterna kan få en
viss radioaktivitet.
Räknat per energienhet är kol, gas och olja dyrare än
atombränsle, om detta kan användas direkt i de kemiska
processerna. Det kostar vidare mycket litet i frakt per
värmevärdesenhet vilket är en betydande fördel för
industrier som ligger långt från bränslekällor.
Reaktorn bör utföras för hög temperatur, eftersom den
största tekniska fördelen med användning av atombränsle
är att det till skillnad från andra bränslen kan ge
praktiskt taget hur hög temperatur som helst, dvs. den
temperatur som ofrånkomliga konstruktionsmaterial tillåter. För
reaktorn kommer då i första hand keramiska material i
fråga. En ändamålsenlig konstruktion synes vara en
reaktorkärna i form av en kulbädd (fig. 1). Denna kan
utnyttjas för direkt upphettning av en ström av alla
reak-tanterna eller en av dem i gasform eller för indirekt
upphettning med en inert gas som värmeöverföringsmedium.
Reaktorn kommer troligen att vara termisk för att dess
effekttäthet skall bli liten. De kulformiga eller eventuellt
parallellepipediska bränsleelementen kan bestå av ett
keramiskt hölje omslutande en kärna av uranoxid, anrikad på
uran 235. Som konstruktionsmaterial förefaller kisel-,
beryllium- eller zirkoniumkarbid lämpliga, och kärnan kan
bestå av samma material impregnerade med uranoxid.
Som regleringsstavar kan borhaltig keramik användas.
Om karbiden i bränsleelementen inte räcker till som
moderator, kan man använda karbider eller oxider av
beryllium eller zirkonium som extra moderator och som
reflektor. Det är också tänkbart att utföra reaktorkärnan i
form av en fluidiserad bädd.
Naturligtvis måste åtskilliga problem lösas innan
reaktorer kan användas som värmekälla vid kemiska
reaktioner. Några av dem är erosion av fasta partiklar i rörelse,
snabba temperaturväxlingar hos det keramiska materialet,
diffusion av klyvningsprodukter genom keramikhöljet och
manövrering av regleringsstavarna vid hög temperatur.
Lösningar av några av dem har föreslagits, men mycket
arbete återstår innan man nått fram till praktiskt
användbara konstruktioner.
Den radioaktiva strålningens inverkan på kemiska
reaktioner är okänd utom i några specialfall, t.ex. tvärbindning
vid bestrålning av polyeten. Strålningen kan påskynda eller
fördröja kemiska reaktioner, vilket kan vara en nackdel
eller en fördel. Strålningseffekterna väntas dock bli av
liten betydelse.
Ånga, alstrad med atomreaktor, tror man kan komma att
kosta 35 ct/MWh mot 85 ct/MWh som för närvarande
är genomsnittspriset i USA. Detta uppges gälla vid
ersättning av konventionella ångcentraler för ett ångtryck på
mindre än 2 at ö. Under tio år kostar ångan från en
konventionell central 85 $/kW varav 15 $ är ränta och
avskrivning. Denna post kan höjas till 55 $ för en
reaktoranläggning därför att atombränslet skulle kosta bara
30 S/kW.
För närvarande anser man sig kunna bygga stora
atom-värmeverk (för 180—700 MW) med en investeringskostnad
under 55 S/kW för tio år, men anläggningar för 10—20
MW, som är aktuella för kemisk industri, måste bli
avsevärt dyrare per kilowatt. Det är emellertid möjligt att
de erfarenheter, som görs vid drift av små
försöksreaktorer, t.ex. CP-3 och NRX, kan leda till billigare
konstruktioner.
Tillverkning av syntesgas av kol och ånga i en
atomreaktor är ett projekt som nu studeras vid AEC och Bureau
of Mines. Kan denna process genomföras, borde den
ge relativt billig syntesgas för tillverkning av kemikalier
och flytande bränslen samt öppna en väg för utnyttjande
av högtemperaturreaktioner som hittills inte varit
ekonomiska.
Enligt nuvarande planer skall man konstruera en reaktor
för 1 100—1 650°C. Kolpulver och ånga skall föras in i ett
rör som löper genom reaktorn. Det svåraste vid utförandet
av denna plan uppges vara att finna ett lämpligt material
för reaktionsröret. Detta måste nämligen ha god stabilitet
vid hög temperatur, goda värmeöverföringsegenskaper och
god resistens mot strålning. För närvarande anses
kiselkarbid mest lovande som konstruktionsmaterial. Man
räknar med att en reaktor skall vara i drift 1959 om inga
större svårigheter uppstår.
I en av Bureau of Mines driven halvstor anläggning
förgasas kol med syrgas och något vattenånga vid 1 370°C.
En nyligen gjord kalkyl, grundad på ett pris av 15 $/g
uran 235, visar att syntesgasen, om den framställs av bara
kol och ånga i en atomreaktor, där högre
reaktionstemperatur kan uppnås, blir billigare än förgasning med syre.
Gaspriset faller med 6 °/o för 5 S/g minskning av
uranpriset.
Kvävefixerig enligt Wisconsin-metoden bör kunna
utföras i en bädd av kulor, innehållande atombränsle
(fig. 1). Nu genomför man metoden genom att upphetta
Reaktionskàrl
Fig. 1. Atomreaktor som värmekälla vid kemiska
reaktioner; t.v. direkt och i mitten indirekt upphettning av alla
reaktanterna, t.li. direkt upphettning av en reaktant.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
