Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1957, H. 32 - Vattnets sönderdelning i atomreaktorer, av Gunnar Gabrielson
<< 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.
Vattnets sönderdelning
i atomreaktorer
Tekn. lic. Gunnar Gabrielson, Göteborg
663.61.085 : 621.039.4
Som bekant användes i vissa typer av
atom-reaktorer vatten som moderator eller
kylmedium. I reaktorer med anrikat uran som
bränsle kan vanligt vatten användas, i
reaktorer med naturligt uran som bränsle måste
man däremot ha tungt vatten, eftersom detta
har mindre absorptionstvärsnitt för termiska
neutroner än vanligt vatten.
Moderator- och kylvatten i en atomreaktor
är utsatta för stark radioaktiv strålning.
Härvid sker en viss sönderdelning (radiolys) av
vattnet, med risk för knallgasbildning. Det
är därför av både tekniska och ekonomiska
skäl av allra största vikt att förhindra denna
vattensönderdelning. Ehuru mekanismen vid
radiolys av vatten ännu inte är känd i alla
detaljer är den det dock i stora drag.
Radiolysens mekanism
Vattnet i en atomreaktor sönderdelas på grund
av den radioaktiva strålningens joniserande
förmåga. I heterogena reaktorer, sådana som
de projekterade svenska atomvärmeverken i
Stockholm och Västerås, där bränslet utgöres
av naturligt uran i form av stavar kapslade i
metallhöljen, verkar proton- och y-strålning;
protonerna bildas sekundärt genom stötverkan
mellan epitermiska fissionsneutroner och
vattnets väteatomer, övrig strålning, bestående av
t.ex. cK-partiklar, tyngre partiklar och
/?-par-tiklar, absorberas fullständigt i
bränsleelementens kapsling och når icke moderator- eller
kylvattnet.
På grund av sin laddning kan protonerna
direkt jonisera vattnet, medan jonisation genom
y-strålning sker indirekt genom snabba
elektroner, som bildas genom fotoelektrisk effekt,
Compton-effekt eller parbildning vid
y-strålar-nas absorption i vattnet. Jonisationen, som
schematiskt kan skrivas
HX>—»H20+ + e (1)
sker under direkt inverkan av radioaktiv
strålning. En positivt laddad vattenmolekyl och en
elektron bildas alltså.
Dessa joner ger sedan upphov till en serie
kemiska reaktioner enligt reaktionsformlerna
H20+ —► H+ + OH (2)
e + H„0 —> OH- + H (3)
Nettoresultatet av ekvationerna (1) — (3) blir
därför
H20 —>• H + OH (4)
Radikalerna H och OH kan nu reagera vidare
enligt
H + H —> H2 (5)
OH + OH —> HA (6)
Reaktionerna (4)—(6) ger följaktligen H2 och
H202, som är de primära
sönderdelningspro-dukterna; vid högre vattentemperaturer
sönderdelas väteperoxiden termiskt till syre och
vatten.
De fria radikaler, som bildas enligt (4)
reagerar emellertid även under återbildning av
vatten. De viktigaste av dessa reaktioner är
H + H202 —> OH + H20 (7)
OH + H2 —► H + H20 (8)
vilket ger nettoresultat
H2 + H202 —► 2 H20 (9)
Reaktionen är en kedjereaktion, vilket framgår
av (7) och (8) och fortskrider troligen
oavbrutet, om den inte avbrytes genom någon
störningsreaktion.
De fria radikalerna H och OH reagerar också
enligt
OH + H202 -* H20 + H02 (10)
H + H02—»H.A (11)
H + 02 —► H02 (12)
OH+ H02 —* H20 + 02 (13)
Reaktionerna (10) och (11) ger samma
nettoresultat som (12) och (13), nämligen
H + OH —>• H20 (14)
TEKNISK TIDSKRIFT 1957 7 09
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
