Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1957, H. 41 - Gaskylning av atomreaktorer, 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.
Gaskylning av
atomreaktorer
621.565.945 : 621.039.42
I en heterogen uranreaktor med bränsleelement
i kanaler i reaktorkärnan måste värme
kontinuerligt avlägsnas från bränsleelementens
ytor och transporteras till kraftanläggningen.
Härtill används ett värmeöverföringsmedium,
en vätska eller en gas, som ur reaktorsynpunkt
är ett yttre material i kärnan.
Därför skall det ha så litet
absorptionstvär-snitt för termiska neutroner som möjligt. Detta
är önskvärt såväl för neutronekonomin som av
säkerhetsskäl. Skulle nämligen ett kylmedel
med stor neutronabsorption av någon
anledning rinna ut ur reaktorn skulle dennas
re-aktivitet plötsligt ökas vilket kan leda till
katastrof. Av kylmediet fordras vidare att det skall
vara stabilt under neutronbestrålning och
icke-korroderande.
Val av kylmedel
Om naturligt uran används som bränsle, är
valet av kylmedel starkt begränsat. Av
vätskorna är tungt vatten bäst ur kärnfysikalisk
synpunkt, men det är dyrt. Vanligt vatten är
tänkbart vid låg temperatur, men dess
neutronabsorption är så pass stor att dess användning
är tvivelaktig ur säkerhetssynpunkt. Med na-
Tabell 1. Förhållandet mellan pumparbete och
transporterad värmemängd (omvänt
proportionellt mot Mlcsp) för aktuella gasformiga
kylmedel
Temperatur °C [-Molvikt-] {+Mol- vikt+} M Specifikt värme cp kcal/kg°C M*c’p
Koldioxid 100 44 0,220 20,5
300 0,253 31,4
500 0,277 41,0
Helium 100 4 1,242 30,65
300 1,242 30,65
500 1,242 30,65
Väte 100 2 3,45 165,0
300 3,47 167,0
500 3,50 172,0
Kväve 100 28 0,249 12,5
300 0,256 13,2
500 0,267 14,9
Referat av uppsats av R J Beale i Engineer 28 juni 1957
s. 974—976.
turligt uran blir reaktorkärnans volym stor och
man kan på grund av härvid erforderlig stor
godstjocklek inte använda en reaktortank för
särskilt högt tryck, varför vattnets kokning kan
hindras bara vid relativt låg temperatur.
Flytande vismut är kärnfysikaliskt tänkbar
som kylmedel, men metallen är dyr, inte
tillgänglig i tillräcklig mängd, och den orsakar
korrosionsproblem. Organiska vätskor, såsom
difenyl och terfenyl, kan kanske användas som
moderator och kylmedel, men de kan troligen
inte utnyttjas tillsammans med naturligt uran,
och man vet ännu för litet om deras beteende
i en reaktor. Utom tungt vatten kommer därför
nu endast gaser i fråga som kylmedel för
atomkraftreaktorer med naturligt uran som bränsle.
Betraktat som värmeöverföringsmedium bör
kylmediet ge så liten ström av materia som
möjligt vid borttransport av en given
värmemängd per tidsenhet från reaktorkärnan. Man
har visat att det för en kylkanal i stort sett
gäller att förhållandet mellan pumparbetet P
och från kanalen bortfört värme Q är omvänt
proportionellt mot molviktens kvadrat M2 och
kuben på gasens specifika värme c3p.
Förhållandet P/Q skall naturligtvis vara så
litet som möjligt, och kylmediet skall därför
ha så stor molvikt och så stort specifikt värme
som möjligt. En gas har vanligen relativt liten
täthet, men denna kan ökas genom höjning av
trycket. Trots att man nu kan konstruera stora
reaktortankar för 7—14 kp/cm2 blir den
erforderliga gasströmmen stor och därmed
kylkana-lernas tvärsnittsarea stor. Neutronförlusterna
genom strömning genom kanalerna kan då bli
betydande. Liknande olägenheter uppstår för
värmeväxlarna som blir stora, tunga och
dyrbara då de måste stå under samma tryck som
reaktortanken.
Värmeövergångstalet för gaser är i allmänhet
litet. Därför måste man antingen hålla en stor
temperaturdifferens mellan gasen och den fasta
ytan eller göra den senare stor. Det finns
alltid en övre tillåten gräns för värmeelementets
yttemperatur, och den är i allmänhet så låg att
en stor temperaturdifferens mellan gas och
bränsleelement inte kan uppnås. Det återstår
då bara att öka det senares yta, t.ex. med fenor
eller genom användning av tunna
bränsleelement.
Det senare medför en förlust av reaktivitet
genom bränslets spridning. Man använder
därför vanligen relativt tjocka stavar av naturligt
uran och förser kapslingen med fenor varvid
den lämpligaste utformningen av ytan måste
fastställas genom experiment.
Gaser som kylmedel
Koldioxid används i dag mest för kylning av
atomkraftreaktorer. Den är bra för reaktorer
med inte alltför stor effekt. Gasen har litet
specifikt värme (tabell 1) varför gasströmmen
genom reaktorn måste bli stor och
pumparbetet blir mycket betydande vid större
reaktoreffekter.
TEKNISK TIDSKRIFT 1957 115
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
