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.
854
’ TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 2. Anordning av cylindriska kanaler för bestrålning
med bränsleelement; t.v. för stor strålningsintensitet och
mycket liten verkningsgrad, t.h. i honungskakemönster för
mindre strålningsintensitet och större verkningsgrad.
Skuggade cirklar betecknar bränsleelement, tomma anger rör
för bestrålat material.
luft i en regenerativ ugn till 2 100°C och sedan kyla den
I ill 1 500°C med en hastighet av 20 000°C/s. Härvid
innehåller den avgående luften ca 2 %> kvävedioxid.
En försöksanläggning, eldad med jordgas, har körts med
gott resultat. Ugnen hölls vid högst 2 340°C, medan 2 040°C
ansågs vara en lämplig temperatur för kontinuerlig drift.
Man tillverkade 40 t/dygn kvävedioxid, men dennas
tillvaratagande genom adsorption vid silikagel blev så
dyrbar att anläggningen lagts ned. Denna svårighet kan
givetvis inte undanröjas genom övergång till atombränsle;
fördelen härmed beror på olika bränslens pris vid fabriken.
Framställning av acetylen enligt Wulff-metoden är en
annan kulbäddsprocess vid vilken atombränsle kan tänkas
bli användbart. Jordgas krackas vid 1 430°C och
reaktionsprodukten kyls mycket snabbt. Då utbytet av acetylen
stiger med temperaturen, är det tänkbart att processens
ekonomi kan bli bättre, om reaktionstemperaturen höjs till
1 650°C eller mera. Detta kan kanske uppnås i en
atomreaktor varvid samtidigt mycket jordgas sparas eftersom
två tredjedelar av den åtgår för upphettning av kulbädden.
Cyanväte ur metan och ammoniak är också en process
vid vilken användning av atombränsle förefaller
tilltalande. Vid hög temperatur går reaktionen nämligen utan
katalysator. Användes katalysator, vilket är nödvändigt vid
lägre temperatur, skulle den snabbt förstöras genom
bildning av nya element genom den intensiva
neutronstrålningen. Återvinning eller reaktivering av en dyrbar
katalysator kan försvåras mycket genom att den är radioaktiv.
Användning av atombränsle synes därför mindre lämplig
för de flesta katalytiska processer.
Strålning skålla
När ^U-kärnor klyvs bildas element från ^Zn till ^Eu.
Dessa nukleider har överskott på neutroner och är därför
radioaktiva; de övergår till stabila atomslag genom en
serie /^-sönderfall. Av intresse för kemisk industri är
givetvis bara de klyvningsprodukter som bildas i relativt stor
mängd och har relativt lång halveringstid. Bland dem är
strontium 90, som övergår till yttrium 90, särskilt
värdefulla då ingendera ger y-strålning varigenom relativt enkel
skärmning är tillräcklig vid deras utnyttjande.
Ett annat par av intresse är ^Cs—^Ba av vilka den förra
har 37 års halveringstid och den senare ger y-strålning med
0,66 MeV energi. Andra nukleider, som kan ifrågakomma,
är 144Ce—l44Pr med halveringstiderna 1 år resp. 290 dygn
och 95Zr—^Nb vilka ger strålning av samma typ med
ungefär lika stor energi varigenom den förblir praktiskt taget
konstant under lång tid.
Metoder för användning av klyvningsprodukternas
strålning måste utarbetas för olika stadier av deras sönderfall.
Vidare beror den lämpligaste metoden på reaktorns typ.
Används t.ex. dennas bränsle i flytande form, löst i vatten
eller smält metall, är det tänkbart att använda strålningen
från de yttre delarna av reaktorns cirkulationssystem.
Denna metod kommer dock knappast att utnyttjas i
början då den fordrar modifiering av reaktorns konstruktion.
De flesta i dag byggda och planerade reaktorerna är
heterogena med bränslet i stavform. Klyvningsprodukternas
strålning blir då tillgänglig först när stavarna tas ut ur
reaktorn för rening och återvinning av bränslet och
isolering av klyvbart material (plutonium). Härvid brukar
stavarna först få "svalna" några månader. Under denna
tid representerar de ett dött kapital och då de relativt lätt
kan transporteras borde deras strålning kunna utnyttjas
i kemiska fabriker under svalningstiden.
Denna metod har emellertid olägenheterna att
strålningen från ett givet antal stavar snabbt avtar och att det
radioaktiva materialet är blandat med en tung metall som
absorberar en stor del av dess strålning. A andra sidan
utsänds i vissa fall upp till 70 °/o av den disponibla
strålningsenergin under svalningen, och den skulle kunna
utnyttjas utan störning av reaktorns drift.
Efter separering av uran och plutonium från
klyvningsprodukterna är dessa i en form som beror på den
använda separeringsmetodens natur. För närvarande erhålls de
i vattenlösning med relativt liten specifik aktivitet, och
lösningen indunstas därför så att lagringsutrymme sparas.
Koncentratet bör kunna användas som strålningskälla. Det
är emellertid besvärligare att transportera än
bränslestavarna. Av de råa klyvningsprodukterna kan man
emellertid framställa "raffinat", bestående av grupper av isotoper
som valts på grund av lång halveringstid, stor specifik
aktivitet eller strålningstyp.
I allmänhet är stor strålningsintensitet och stor
verkningsgrad inte förenliga vid användning av y-strålning.
Används det radioaktiva materialet t.ex. i form av
cylindriska bränslestavar (skuggade i fig. 2), placerade i ett
hexagonalt gitter tillsammans med rör för det bestrålade
materialet, fås stor strålningsintensitet vid en anordning i
honungskakemönster (fig. 2 t.h.), med stavar från vissa
reaktorer 107 R/h. Verkningsgraden blir emellertid då
bara 1—2 °/o för y-strålning från 25 mm uranstavar.
Mindre strålningsintensitet men större verkningsgrad kan man
uppnå genom att göra gittret glesare. Omkring 30 °/o
ökning av strålningsintensiteten kan man erhålla genom att
placera in flera uranstavar (fig. 2 t.v.), men
verkningsgraden blir då mycket liten.
Det är givetvis svårt att uppnå stor verkningsgrad för
y-strålning på grund av dennas stora
genomträngningsför-måga varigenom tjocka skikt av det bestrålade materialet
behövs för fullständig absorption av strålningen. För 90 °/o
absorption av 1 MeV y-strålning i vatten fordras t.ex.
635 mm skikttjocklek. Betastrålning med samma energi
absorberas däremot fullständigt i ett 6,35 mm vattenskikt
och kan därför utnyttjas med mycket större
verkningsgrad. Man har gjort en /?-strålningskälla genom att valsa
in radioaktivt material, t.ex. ®°Sr i en silverfolie eller
silvertråd som sedan omgivits med ett tunt silverhölje.
Strålningens kemiska effekt beror på jonisation och
ex-citation av molekyler. Man kan mäta den energi som
absorberas vid bildning av ett jonpar i gaser. Den är
vanligen 20—40 eV, medan jonisationspotentialen ofta är
mindre än hälften därav. Den överskjutande energin torde
åtgå till excitation av elektroner och till
sekundärelektronernas kinetiska energi.
Bindningsenergin i kemiska föreningar är vanligen 2—6
eV men kan för flervalensbindningar uppgå till 10 eV; 1 eV
per molekyl är 23 kcal/mol. För att en kemisk reaktion
skall ske måste alltså 10 eV per molekyl eller mera
tillföras. Utbytet brukar uttryckas med ett tal G som är
antalet bildade eller förstörda molekyler per 100 eV
absorberad strålningsenergi; G är sällan över 10 såvida inte en
kedjereaktion utlöses.
Med G = 10 ger y-strålning från 1 MC
klyvningsprodukter (3,7 X 1022 eV/s) vid 100 % verkningsgrad ca 20 t/år
av en produkt med molvikt 100. Detta är visserligen en
stor kvantitet om man jämför med tillverkningen av vissa
läkemedel, men den är betydelselös för tunga kemikalier.
Skulle man t.ex. framställa fenol genom bestrålning av
bensen, en reaktion för vilken G är 2,3, skulle bara 5 000
t/år fenol erhållas med strålningen från alla de klyvnings-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
