Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 7 - Breeder-reaktorn med plutonium som bränsle, av Sigge Hähnel och Hans von Ubisch
<< 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.
konstruktion och inte är en karakteristisk
egenskap hos snabba reaktorer.
Experiment med EBR-1 har vidare visat en
mindre känd typ av instabilitet, kallad
resonansinstabilitet. Denna ger sig till känna som
spontana svängningar i reaktoreffekten under
vissa bestämda driftbetingelser. Oin effekten
höjs över resonansvärdet, växer
svängningarnas amplitud exponentiellt med tiden.
Reaktorn är alltså instabil, men den är fullständigt
säker så länge dess effekt hålls under
resonansvärdet. De senaste försöken visar att
också resonansinstabiliteten beror på reaktorns
konstruktion.
En risk, som är utmärkande för den snabba
reaktorn, är att den stora mängd klyvbart
material, som den måste innehålla, genom
omfördelning kan bilda en prompt kritisk massa. I
en termisk reaktor kan detta inte inträffa
därför att bränslet alltid är mera utspätt genom
låg halt av uran 235 och närvaron av en
moderator. Den snabba reaktorn hindras att bli
prompt kritisk bara genom den utspridning av
bränslet som är nödvändig för kylningen. Om
reaktorkärnan överhettas så att den smälter,
kan den bilda en prompt kritisk klump.
Kärnan har vid ett tillfälle delvis smält i
EBR-1, men reaktorn blev dock inte prompt
kritisk. Man tror att kokande natrium i kärnan
spred ut det smälta uranet tillräckligt.
Tydligen blir en snabb reaktor underkritisk i
stället för prompt kritisk, oin bränslet smälter i
närvaro av natrium.
Den allvarligaste risken för en snabb reaktor
är emellertid, om kärnan förlorar kylmediet.
Även om reaktorn i ett sådant fall blir
underkritisk eller omedelbart stängs av med
säkerhetsstavarna, skulle kärnan smälta inom några
minuter på grund av det vid
klyvningsprodukternas sönderfall utvecklade värmet. Kärnan
skulle falla ihop och bilda en prompt kritisk
klump på reaktortankens botten. Detta kan
dock motverkas genom lämplig utformning av
tankens botten.
Det första kraftverket
EBR-2 och Dounreay-anläggningen är
prototyper för kraftverk. I USA bygger man
emellertid nu ett kraftverk8,11 med breeder för 300
MW värme och 90 MW eleffekt netto (fig. 6).
Reaktorn, kallad Enrico Fermi-reaktorn, är en
snabb breeder med till 27 % ^U anrikat uran
som bränsle och uran 238 som fertilt material.
Den skall ge plutonium med ett
konversionsförhållande av 1,20. Dess kritiska massa är
485 kg uran 235.
Reaktorn skall kylas med natrium, och
värmet överförs med en primär och en sekundär
krets till ånga av 400° C och 56 kp/cnr.
Primärkretsen skall innehålla 125 t natrium och
sekundärkretsen 50 t. Flödet blir i båda
kretsarna 100 t/min. Högsta temperatur hos
bränsleelementen blir 700°C. I de tre
mellan-värmeväxlarna blir ingående temperatur på
primärsidan 425°C och utgående 290°C; på
sekundärsidan blir temperaturerna 268 resp.
407° C. Ångproduktionen blir 154 t/h.
Bränslet är en uranlegering med 10 % Mo,
strängpressad till stavar tillsammans med
kapslar av zirkonium. Stavarna är samlade i paket,
omgivna av dubbelväggiga stålhöljen med
kvadratiskt tvärsnitt. I varje paket ingår 144
bränslestavar, ca 800 mm långa; vid deras
båda ändar finns ca 460 mm långa stavar av
fertilt material. Bränslestavarnas nedre ända
är fäst vid höljet, medan deras övre ända är
fri så att materialet kan utvidga sig utan att
stavarna kröks. Kärnan består av 91 paket och
den radiella manteln av 572 paket med samma
dimensioner (fig. 7).
Utanför manteln finns en värmeskärm
bestående av likadana paket, innehållande rostfritt
stål, därefter ytterligare en värmeskärm och
slutligen en tank av rostfritt stål. Utanför
denna flyter kylmedel genom en yttre ståltank
som omges av ett primärt strålskydd av
bor-haltig grafit och ytterst stål (fig. 8); det
sekundära strålskyddet består av betong och stål.
I kärnan finns två regleringsstavar och åtta
säkerhetsstavar. De innehåller borkarbid B4C,
anrikad på 10B. De kyls med natrium som
passerar genom rör av poröst rostfritt stål. Genom
porerna tränger natrium in i borkarbiden
varigenom värmeövergången blir god. Helium,
bildat genom bors (n,oc)-reaktion, går ut
genom porerna och förs bort med kylmediet.
Detta går in nedtill i reaktorn och passerar
uppåt genom paketen mellan stålhöljenas
väggar, mellan stavarna av bränsle, fertilt och
värmeabsorberande material samt genom
reglerings- och säkerhetsstavarna. Det cirkulerar
genom tre primärkretsar (fig. 8), var och en
med pump och värmeväxlare vilka står inom
det säkerhetskärl och strålskydd som omger
hela den radioaktiva delen av anläggningen.
Säkerhetskärlet av kolstål har 22 m inre dia-
TEKNISK TIDSKRIFT 1958 tf)J
Fig. 8.
Horisontalsnitt genom
Enrico
Fermi-reaktorn.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
