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.
(15) och (16). Härigenom förbrukas de fria
radikaler som fordras för regenerering av
vatten enligt (7) och (8).
Närvaron av jonföroreningar, som kan
reagera med radikalerna H och OH, ökar
följaktligen vattnets sönderdelningshastighet vid
radioaktiv bestrålning och därmed också
sön-derdelningsprodukternas jämviktskoncentrationer. Särskilt farliga är jonerna Br", J" och Cu++;
redan mycket små koncentrationer av dessa
joner (i storleksordningen mg/1) orsakar
mycket kraftig sönderdelning av vatten. Det kan i
detta sammanhang förtjäna påpekas att vissa
föroreningar vid hög temperatur (> 200°C)
verkar i motsatt riktning. Så bidrar t.ex.
koppar vid denna temperatur till återbildning av
vatten genom att katalysera reaktionen
2 Hj + Os —> 2 H„0 (18)
Uppslammade och kolloidala föroreningar
påverkar i allmänhet varken den primära
sönderdelningen eller regenereringen av vattnet,
varför de vanligen inte påverkar
sönderdelnings-hastigheten eller sönderdelningsprodukternas
jämviktskoncentrationer. Vissa av dem kan
dock vid högre temperaturer katalysera
regenereringen enligt (18). Detta är dock ganska
ovanligt.
Sönderdelningsprodukternas
koncentrationer
Sönderdelningsprodukternas koncentrationer i
vattnet inverkar inte på den primära
vatten-sönderdelningen. Återbildningen av vatten
enligt reaktionerna (7) och (8) påverkas dock
starkt av koncentrationerna av väte och
väte-peroxid i "vattnet. En ökning av vätehalten
innebär givetvis enligt massverkans lag en
förskjutning av jämvikterna åt höger i dessa
reaktioner, dvs. vatten återbildas. En ökad halt av
väteperoxid i vattnet ger upphov till två
motsatta effekter. Dels förskjutes jämvikten (7) åt
höger enligt massverkans lag, dvs. vatten
återbildas, dels avlägsnas radikalerna H och OH
genom reaktionerna (10) och (11), varigenom
återbildningsprocesserna enligt (7) och (8)
hindras. Den bildade väteperoxiden tenderar
alltså att å ena sidan minska, å andra sidan
öka vattnets sönderdelning.
Effekten av syrekoncentrationen är analog
med effekten av väteperoxiden. Syret tenderar
att minska återbildningshastigheten genom att
avlägsna radikalerna H och OH enligt
reaktionerna (12) och (13) och därigenom hindra
reaktionerna (7) och (8). Samtidigt bidrar
syre till återbildning av vatten enligt (18).
Det visar sig att nettoresultatet beror på
förhållandet mellan väte- och
väteperoxidkoncen-trationerna. Experimentellt har man funnit att
om detta förhållande är stort, blir
vattensön-derdelningen mycket liten och vätets
jämviktskoncentration låg, väteperoxidens mycket låg
och syrekoncentrationen praktiskt taget noll.
Om koncentrationsförhållandet väte :
väteperoxid är 1, är jämviktskoncentrationerna av
både väte, väteperoxid och syre högre, och om
förhållandet är lågt är
jämviktskoncentrationerna relativt höga. Sönderdelningshastigheten
är i överensstämmelse härmed mycket låg då
koncentrationsförhållandet väte : väteperoxid
är högt och betydligt högre då detta
koncentrationsförhållande är lågt.
Eftersom väteperoxid sönderdelas vid högre
temperatur, ökas härvid
koncentrationsförhållandet väte : väteperoxid varvid
vattensönder-delningen minskar. En faktor som ytterligare
minskar vattensönderdelningen vid högre
temperaturer är den ökade korrosionen varigenom
väte frigöres utan att fritt syre bildas och
koncentrationsförhållandet väte : väteperoxid
växer.
Som en sammanfattning" kan" sägas, att om
vatten, som utsättes för neutron- och
y-strål-ning, genom lämpliga reningsanordningar
befrias från lösta och uppslammade
föroreningar, och om vidare vätgas motsvarande ett
partialtryck av 0,35—0,70 at hålles löst i vattnet,
reduceras vattnets sönderdelning genom
strålningen till praktiskt taget noll. Förhöjning av
vattnets temperatur bidrar om möjligt till att
ytterligare minska sönderdelningen.
Praktiska synpunkter
Av den givna redogörelsen för radiolys av
vatten och de faktorer, som påverkar denna,
framgår vilka åtgärder man bör vidta för att så
mycket som möjligt minska
vattensönderdelningen i en atomreaktor.
Vattnet bör hållas fritt från jonföroreningar.
Detta innebär dels att vattnet från början skall
vara så rent som möjligt, dels att föroreningar
som bildas, t.ex. genom korrosion i reaktor
och ledningar, kontinuerligt avlägsnas,
lämpligen genom att en del av vattnet (1 % är i
allmänhet tillräckligt) kontinuerligt får
passera ett jonbytesaggregat av blandbäddstyp,
där såväl katjoner som anjoner avlägsnas. Hur
viktigt det är med höggradig rening av vattnet
framgår av att redan 5 mg/1 kloridjon ökar
sönderdelningen högst avsevärt. Om vattnets
kon-duktivitet är högst 10~8 ohm^cm"1, anses vattnet
vara så rent att ingen nämnvärd
vattensönder-delning kommer att äga rum.
Som exempel kan anföras undersökningar vid
den kanadensiska, heterogena, D20-modererade
NBX-reaktorn. Under den första tiden, då
reaktorn var i drift och effekten undan för undan
höjdes till 10 MW, renades inte det tunga
vattnet; under denna period bildades i genomsnitt
2 1/h gas genom vattensönderdelning; vattnets
konduktivitet var då över 5 X 10~8 ohm^cm"1.
Sedan man börjat rena vattnet kontinuerligt
med jonbytare, varvid konduktiviteten sjönk
till 0,5 x 10"® ohm^cm"1, minskade
gasutvecklingen till ca 0,8 1/h gas, trots att effekten nu
var 26 MW. Vid omräkning till reaktorns
tidigare effekt finner man att sönderdelningen,
genom vattnets högre renhet, sjunkit till en
åttondel av det tidigare värdet.
En viss koncentration av vätgas (eller
deu-terium om det gäller tungt vatten) bör finnas i
TEKNISK TIDSKRIFT 1957 7 09
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
