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.
Vid dessa reaktioner återbildas vatten, men
samtidigt avlägnas H- och OH-radikaler, som
enligt (7) och (8) behövs för att reagera med
de enligt (5) och (6) primärt bildade
sönder-delningsprodukterna H2 och H,02 under
bildning av vatten. Nettoresultatet blir att
reaktionerna (10) — (13) hindrar återbildningen av
vatten och befordrar sönderdelningen.
De primärt bildade radikalerna kan också
reagera med jonföroreningar i vattnet, t.ex.
med halogenjoner, enligt
OH + Br" —► Br + OH" (15)
H + Br —► Br" + H+ (16)
H+ + OH~ —> H20 (17)
med nettoresultatet enligt (14)
H + OH —> H20
Dylika reaktioner minskar alltid
återbildningshastigheten och befordrar sönderdelningen
genom att radikalerna H och OH avlägsnas.
Vattnets sönderfallshastighet beror alltså i
varje ögonblick på skillnaden mellan två
separata reaktionshastigheter: dels hastigheten
för reaktionerna enligt (1)—(6),som innefattar
den primära sönderfallshastigheten, dels
återbildningshastigheten enligt (7)—(9). Vid
bestrålningens början, innan
sönderdelningsprodukter hunnit bildas, bestämmes
reaktionshastigheten uteslutande av hastigheten hos
reaktionerna (1) — (6); så småningom
ansamlas sönderdelningsprodukter och
återbildningsreaktionerna sätter in, varvid
sönderfallsnetto-hastigheten givetvis minskar. Slutligen
inträder ett jämviktsläge, då reaktionshastigheterna
i båda riktningar är lika stora.
Faktorer som påverkar vattnets
sönderdelning
Strålningens natur och intensitet
En laddad partikels förmåga att jonisera det
omgivande mediet beror på partikelns
laddning och hastighet; jonisationsförmågan ökar
med laddningsstorleken och med minskad
hastighet hos partikeln. Som i korthet nämndes
bildas protoner vid stötar mellan neutroner
och vattenmolekyler, medan y-strålar vid
växelverkan med vattnet ger elektroner. Eftersom
en proton och en elektron har lika stora
laddningar men protonens hastighet är mycket
lägre än elektronens vid samma energi, blir
jonisationstätheten, och därmed
koncentrationen av radikalerna H och OH bildade enligt
(1) — (3), mycket högre längs protonens bana
i vattnet än längs y-strålens.
Eftersom fria radikaler följaktligen bildas
glest längs gainmastrålens bana, är det sällsynt
att de reagerar med varandra enligt (5) och
(6) under bildning av
sönderdelningsprodukter. I stället kan en stor del av radikalerna
vandra ut i vattnet, där de reagerar med förut
bildade sönderdelningsprodukter under
bildning av vatten enligt (7) och (8). Eftersom
dessa senare reaktioner är ca 4 gånger så
sannolika som de förra, sker totalt sett ingen
sönderdelning av vatten genom y-strålning. I
stället har denna till följd att sönderdelningen
genom annan radioaktiv strålning minskas
eller helt undertryckes genom
vattenåterbildningen enligt (7) och (8).
Epitermiska neutroner däremot ger genom de
utslungade protonerna täta spår av radikaler
längs sina banor. Det är därför stor
sannolikhet för att dessa radikaler skall reagera med
varandra enligt (5) och (6) under bildning
av sönderdelningsprodukter. Belativt få
radikaler har tillfälle att vandra ut i vattnet och
reagera med förut bildade
sönderdelningsprodukter. Därför sönderdelas vatten starkt av
epitermisk neutronbestrålning.
Om vatten samtidigt bestrålas av y-strålar och
epitermiska neutroner, som sker vid
heterogena, vattenmodererade atomreaktorer, blir
sönderdelningshastigheten avsevärt mindre än
vid bestrålning med enbart epitermiska
neutroner. Om vid en given y-strålningsintensitet
den epitermiska neutronbestrålningens
intensitet ökas från noll, förblir vattnets
sönderfallshastighet noll, tills
neutronstrålningsinten-siteten är tillräcklig för att överträffa
y-strål-ningens återbildningsförmåga. Ytterligare
ökning av neutronstrålningsintensiteten
resulterar då i en successivt ökad
sönderdelningshas-tighet hos vattnet. Den miniiniintensitet hos
neutronstrålningen, som fordras för att
åstadkomma sönderdelning, ökas naturligtvis med
ökad intensitet hos y-strålningen.
Vattnets sönderdelningshastighet och
sönder-delningsprodukternas jämviktskoncentrationer
växer alltså med en ökning i det epitermiska
neutronflödet. Både sönderdelningshastigheten
och sönderdelningsprodukternas
jämviktskoncentrationer avtar däremot då y-strålflödet
ökar, såvida inte y-strålningen är tillräckligt
intensiv för att redan från början helt
förhindra vattensönderdelningen.
Vattnets temperatur
Höjd temperatur hos vattnet resulterar i lägre
sönderdelningshastighet och mindre
jämviktskoncentration av sönderdelningsprodukter
vilket till en början verkar förvånande.
Visserligen påverkas inte de primära
sönderdelnings-processerna enligt (1)—(4), men däremot sker
reaktionerna (7) — (9) betydligt snabbare vid
högre temperatur, dvs. återbildningen av
vatten ökas. Nettoresultatet blir alltså att
sönderdelningshastigheten och
sönderdelningsprodukternas jämviktskoncentrationer minskar
med stigande vattentemperatur. Viktigt i detta
sammanhang är också väteperoxidens
sönderfall vid högre temperatur.
Föroreningar i vattnet
Jonföroreningar i vattnet inverkar inte på den
primära vattensönderdelningen enligt (1) —
(4), medan de däremot ofta påverkar
förhållandena vid återbildning av vattnet. De
främmande jonerna reagerar härvid med de fria
H-och OH-radikalerna enligt reaktionsformlerna
TEKNISK TIDSKRIFT 1957 7 09
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
