Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1959, H. 30 - En mekanists syn på några atomkraftproblem, av Alf Lysholm
<< 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.
Med ett plant lock uppkommer många
sekundära problem, medförande komplikationer och
fördyringar. R3/Adam är ett typiskt exempel
härpå. En konstruktion som nödvändiggör
komplikationer måste undvikas. Det är dock
ej alltid möjligt att göra detta. Med ett sfäriskt
lock slipper man även använda laddmaskin
med manipulator, som vid en formförändring
av bränsleelementen måste bli besvärlig att
använda.
Det förefaller mig som om det skulle gå
fortare att byta ut bränsleelementen med den
första metoden. I båda fallen måste man
enligt uppgift från Argonne använda ett
veckoskifte för byte av bränsleelement.
Materialet i kärlet är vanligen kompoundplåt,
kolstål med en inre beklädnad av rostfritt stål.
För exempelvis brännkammare vid gasturbiner
har man med mycket stor framgång använt
en besprutning med lämpligt material på den
del som utsättes för de varma
förbränningsgaserna. Sedan åstadkommer man en
diffu-sionszon genom värmebehandling. Flera firmor
i USA överväger att tillämpa denna metod för
tryckkärl till atomreaktorer. Samma metod kan
man använda för att bekläda rörledningar
invändigt. Det synes sannolikt att kostnaderna
kan avsevärt reduceras genom denna metod.
Olika sätt att kyla bränsleelementen
Den normala metoden att kyla
bränsleelementen är att man använder konvektion. Härvid
måste man öka trycket avsevärt över
mätt-ningstrycket, om man vill undvika
punktkokning. Man får således ett högt tanktryck.
Om elementen konstrueras för underkyld
kokning, kan man hålla temperaturen i övre delen
av tryckkärlet vid mättningstemperatur,
medförande ett lågt tanktryck. Som en sekundär
fördel vinner man, att man kan uppvärma
reaktorns inre strålskydd etc. med
kondenserande ånga. Denna erhålles genom evakuering
av tryckkärlet. Tryckgas och
tryckhållnings-kärl bortfaller.
Med kokning får man även ett tanktryck
motsvarande mättningstemperaturen. En svårighet
med en liten kokarreaktor är, att ångan ger
hålrum, som minskar reaktiviteten ytterligare.
Tanktryck, sekundärtryck och pumparbete har
beräknats för de olika fallen, tabell 1.
Tabell 1. Tanktryck och sekundär tryck vid olika metoder för
värmeöverföring
[-Konvektion Underkyld kokning Kokning
Konvektion Underkyld kokning Kokning-]
{+Kon- vek- tion Under- kyld kok- ning Kok- ning
Kon- vek- tion Under- kyld kok- ning Kok- ning+}
Temperatur hos
utgående D„0____ °C 200 200 200 220 220 220
Tanktryck ...... ata 35 16 16 50 24 24
Sekundärångtryck
utan värmeväxlare at a — — 16 — — 24
med värmeväxlare at a 10 10 10—12 15 15 15—18
Pumparbete ...... % 3—5 1—2 < 1 3—5 1—2 < 1
Bränsleelement
I början bör man ej sträva efter för hög
ut-bränning, även om reaktorn och
bränsleelementen medger en sådan. Man måste nämligen
befara en ökning av kapslingsbrotten vid
stigande utbränning.
Om man som britterna sätter 72 000 MWh/t
som ett första mål, bör man använda element,
som kan masstillverkas och därigenom blir
billiga.
De bränsleelement, som för närvarande synes
ha kommit längst i detta hänseende, är Nuclear
Metals rörformiga metallelement, kapslade i
Zircaloy 2 och framställda genom
samsträng-pressning. För en produktion av 600
rörelement, beräknar de en kapslingskostnad av 70
kr/kg uran, vilken kostnad eventuellt vid
massproduktion kan minskas till 7 kr/kg. Med den
förstnämnda siffran skulle den totala
kostnaden bli 300 kr/kg uran, motsvarande en
bränslekostnad av 1,5—2 öre/kWh elkraft vid en
utbränning av 72 000 MWh/t. Detta är ett
acceptabelt värde.
Den nuvarande kostnaden för
R3/Adam-elementen torde vara många gånger högre.
Även om denna kostnad kan avsevärt minskas,
t.ex. genom sänksmidning etc., kan dylika
element inte masstillverkas.
För R3/Adam uppges antalet element till
16 000. Med detta stora antal måste man räkna
med många kapslingsbrott, särskilt vid hög
utbränning. Vid kapslingsbrott ger den heta
uranoxiden överhettad vattenånga som
angriper zirkonium under vätgasutveckling.
Ävenledes kan en reaktion mellan zirkonium och
U02 uppstå vid lokal överhettning. Båda dessa
på Genève-konferensen publicerade fakta 6 kan
troligen förklara, att i Kanada ett helt
bränsleelement av denna typ försvunnit. Lyckligtvis
inträffade i detta fall ingen katastrof. Tyvärr
måste man dra slutsatsen, att kombinationen
Zircaloy 2-uranoxid är dyrbar och otillförlit-
Hg.
Nuclear Metals rörelement förefaller
mekaniskt betydligt mera tillförlitliga än ett
stavknippe. Försök har även visat, att man vid ett
simulerat kapslingsbrott genom inborrning av
hål i kapslingen får en viss självläkning vid
moderat vattentemperatur. Vid genomborrning
av diffusionsskiktet erhålles en långsamt
fortskridande oxidering, som vid moderat
temperatur ej leder till katastrof.
Man kan som alternativ tänka sig
aluminium-kapslade metallelement, även de
samsträng-pressade eller utförda med nickelbindning.
Dessa element synes för en
moderatortemperatur av ca 200° C ej ha kommit li"ka långt som
Nuclear Metals med hänsyn till tillverkning
eller drifterfarenheter. Man får ej glömma, att
aluminium har en avsevärd fördel framför
zirkonium, nämligen hög
värmeledningsförmåga.
Element av U02 i metallmatris synes vara
tillförlitliga, men kan ej användas med naturligt
uran på grund av för stor neutronabsorption.
TEKNISK TIDSKRIFT 169 7 29
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
