Egenskaber ved tung vand
søren christensen
Vi er nogle stykker der kom til at diskutere hvorfor man bruger tungt
vand på A kraftværker. Er det strålingsbeskyttende? En mener man
opbevarer gamle stænger i beholder på kraftværket fyldt med tungt
vand. Men man bruger det sammentidig også i processen. Hvorfor det?
Det er noget med tungt vand nedsætter neotron hastigheden til 50km/s
så spaltningen kan foregå. Uden tungt vand ville hastigheden blive så
høj så neutroner bare ville prelle af så der ikke vil ske en process.
Altså en slags selvregulerende funktion hvis vandet skulle forsvinde.
Nogle der kan forklare os lidt om det?
Mvh Søren C
Jacob Olsen
god som moderator som let brint rent kinematisk, fordi tung brint er dobbelt
så tungt - ingen chance her for at stoppe en hurtig neutron med ét stød. Til
gengæld absorberer tung brint ikke i nær så høj grad frie neutroner
"søren christensen" <maste...@12move.dk> skrev i en meddelelse
news:b91e93de.0208...@posting.google.com...
Carsten Svaneborg
> Er det strålingsbeskyttende?
Nej. Let vand absorbere flere neutroner og er
derfor mere "beskyttende".
En reaktor har en vis mængde neutroner, der kan indgå
i kerne spaltningsprocessen dette kaldes neutron fluxen.
(hvor let de indgår i sådan en process afhænger af
deres hastighed of hvad for uran isotop der bruges.)
Der findes en bestemt kritisk grænse for flux'en hvor
hver neutron i løbet af dens levetid laver en ny
neutron i en kernespaltningsprocess.
Under denne er reaktoren subkritisk og vil dø ud,
mens reaktoren under drift opereres omkring den kritiske
grænse. I atombomber er formålet at gå kritisk så hurtigt
så muligt, således at mest mulig atomer spaltes, og derfor
at bomben producere så meget energi som muligt.
Men jo flere neutroner der absorberes og spildes ud af
reaktoren i en reaktor, jo højrer er den kritiske neutron
flux, og derfor skal der mere brændstof til at holde den
kørende. Dvs. man kan nøjes med mindre brændstof i en
reaktor med tungt vand end i en med let vand. Flydende
natrium skulle også være godt som moderator.
Derfor pakker man også reaktoren ind i fx. grafit, fordi
det reflektere en del af neutronerner tilbage ind i
reaktoren, neutroner som ellers ville forlade reaktoren
og blive absorberet i skjoldet.
> En mener man opbevarer gamle stænger i beholder på
> kraftværket fyldt med tungt vand.
Nej. Fordi den kritiske neutron flux er lavere i tungt
vand end i let vand, dvs. at man kan opbevare færre
brændstof elementer i tungt vand end let vand hvis
man ikke ønsker at de skal gå kritisk.
Hvis tætheden af neutroner er større den den kritiske,
så vil der hele tiden dannes flere og flere neutroner,
derfor er det vigtigt at gamle stænger opbevares på en
måde så flest mulige neutroner absorberes, således at
stængerne ikke går kritisk når de opbevares. Hvor man
ikke har meget kontrol over processen.
En mulighed ville også være at tilsætte Cadmium eller Bor
salte til vandet, disse to atomer absorbere neutroner
mest effektivt. Derfor er kontrolstænger i reaktoren
også lavet af cadmium, fordi skydes disse ind i reaktor
kernen så absorberes så mange neutroner at den går sub
kritisk.
> Det er noget med tungt vand nedsætter neutron hastigheden
> til 50km/s så spaltningen kan foregå. Uden tungt vand
> ville hastigheden blive så høj så neutroner bare ville
> prelle af så der ikke vil ske en process.
50km/s syntes ikke af meget lidt.
Men kinetisk energi 0.5 * m_neutron*v^2= 300 K* kboltzmann
termisk energi => v=sqrt(2*300K * kboltzman/m_neutron)
for en termisk neutron ved stue temperatur.
> Altså en slags selvregulerende funktion hvis vandet
> skulle forsvinde.
Hvis vandet forsvinder dvs. bliver erstattes med luft,
så vil neutron fluxen sænkes, fordi neutroner er for
hurtige til at indgå i nye spaltningsprocesser, og
reaktoren vil formodeligt gå sub kritisk.
Problemet er dog at luft ikke køler så godt, og man
derfor risikere at reaktorenkernen melter pga. den
varme der udvikles igennem alle de langtlevende
radioaktive datter kerner der henfalder (~70% af energi
produktionen) og disse fortsætter selvom neutronerne
ikke indgår i kerneprocesserne.
Og hvis elementerne begynder at smelte, så bliver det
svært at kontrollere processen, fordi så vil alt uranet
jo samles i en tæt masse i bunden, og så produceres der
for alvor varme, og reaktoren går i luften.
--
Mvh. Carsten Svaneborg
http://www.softwarepatenter.dk where you do not
want to go in the future!
Henning Makholm
> kørende. Dvs. man kan nøjes med mindre brændstof i en
> reaktor med tungt vand end i en med let vand. Flydende
> natrium skulle også være godt som moderator.
Men jeg ville ikke bryde mig om at befinde mig i læsiden af
kernekraftværket den dag et af kedelrørene med kølevand i
springer læk og giver sig til at sprinkle H2O ud over den
flydende Na.
--
Henning Makholm "I ... I have to return some videos."
Per A. Hansen
Henning Makholm <hen...@makholm.net> skrev i en
news:yah7kj5...@pc-043.diku.dk...
> Scripsit Carsten Svaneborg <zq...@nowhere.on.the.net>
>
> > kørende. Dvs. man kan nøjes med mindre brændstof i en
> > reaktor med tungt vand end i en med let vand. Flydende
> > natrium skulle også være godt som moderator.
>
> Men jeg ville ikke bryde mig om at befinde mig i læsiden af
> kernekraftværket den dag et af kedelrørene med kølevand i
> springer læk og giver sig til at sprinkle H2O ud over den
> flydende Na.
Heller ikke i vindsiden.
Der er sket eksplosion i denne type.
Det var tilfældet i den store SuperPhenix nær Lyon.
Bortset fra en masse omkostninger skete der ikke noget
da der naturligvis ikke befinder sig mennekser i reaktor-
bygnigen under drift.
Reaktoren er nedlukket fordi den var for dyr i drift.
--
Med venlig hilsen
Per A. Hansen
Per A. Hansen
> Hej!
>
> Vi er nogle stykker der kom til at diskutere hvorfor man bruger tungt
> vand på A kraftværker. Er det strålingsbeskyttende? En mener man
> opbevarer gamle stænger i beholder på kraftværket fyldt med tungt
> vand. Men man bruger det sammentidig også i processen. Hvorfor det?
Man anvender kun tungt vand i tungtvandsreaktorer. Her er den
canadiske CANDU stort set den eneste kommercielle på markedet.
Som Carsten nævner anvendes det tunge vand som moderator
fordi den stort set ikke optager neutroner. Med en god neutronøkonomi
er det muligt at fremsille brændselspiller af natururan, hvilket gør at
man kan undgå den meget kostbare berigningsproces.
Til gengæld er det dyrt af fremstille tungt vand. ( 1 fabrik til omkribng
4 reaktorer - prisen vel ca. 1000 kr./kg.)
Som supplement til Carstens udmærkede fremstilling af de fysiske forhold
følgende:
Man anvender det tunge vand som kølemiddel i det primære system, hvorimod
det sekundære system anvendes letvand. ( Det system, der forsyner
turbinen med højtryksdamp.)
De brugte brændselselementer producerer megen varme pg.a. de er
stærkt radioaktive. Derfor skal de holdes i et kølebassin med alm. vand
der desuden også skærmer omgivelserne for den stærke stråling.
Få m vand skærmer effektivt for al stråling.
Der er jo ikke neutronstråling fra brugte brændselselementer.
> Det er noget med tungt vand nedsætter neotron hastigheden til 50km/s
> så spaltningen kan foregå. Uden tungt vand ville hastigheden blive så
Moderatoren sørger for at nedbremse neutronerne fra ca. 60 km/s til ca.
2 km/s, der er den termiske hastighed ved ca. 300 gr. C.
Det sker gennem ca. 2.5 cm tykt lag letvand - eller 5 cm tungt vand, der
er en dårligere moderator som Carsten har forklaret.
I grafitmodererede reaktorer skal der ca. 12 cm grafit til for at
bremse neutronerne ned.
Letvandsreaktorer er derfor meget kompakte - tungtvandsreaktoren
mere åben. Grafitmodererede anvender kølemidlet CO2 ( eller Helium)
Nedbremsningen sker, fordi de fissile kerner - U-235 - så langt lettere
indfanger neutroner - indfangningstværsnittet ( der måles i barns - )
forøges meget stærkt når neutronernes hastighed nedsættes - neutronen
"falder" populært sagt ind u U-235 kernen og forårsager spaltning.
Man kan derfor få kædeprocessen til at forløbe ved en beskeden
berigning - fra naturligt U-235 indhold på 0,7% til 2-3 % U-235.
Selve spaltningen sker praktisk taget øjeblikkeligt. Hos nogle ganske få
stykker skeer spaltningen noget forsinket - for enkelte op til en minut.
Det er den gruppe "delayed neutrons", der er den egentlige grund til
at i det hele taget kan styre en kraftreaktor.
Nedbremsningen af neutronerne har derimod ingen større effekt på
U-238- kernerne.
> høj så neutroner bare ville prelle af så der ikke vil ske en process.
> Altså en slags selvregulerende funktion hvis vandet skulle forsvinde.
> Nogle der kan forklare os lidt om det?
Bortset fra en enkelt type - den russiske RBMK-reaktor - er alle reaktorer
selvstabiliserende. Ved tab af kølemiddel stoffer kædeprocessen fordi
neutronerne preller af på de fissile kerner.
Ved forøget temperatur falder moderatorvirkningen noget og dermed
sker et fald i effekt.
I kogendevandsreaktoren ( som Barseback) koger vandet omkring
brændselsstavene, derved mister vandet sin moderatoreffekt. Det
anvendes som effektstyring - kontrolstængerne bruges stort set kun
til nedlukning og regulreing af effekten over 25%.
RBMK-reaktoren benytter letvand til køling og grafit som moderator.
Denne type er overmodereret d.v.s. ved tab af kølevand vil effekten
stige! et advarede de vestlige fagfolk allerede imod i 1968, hvor
russerne præsenterede konceptet i Wien.
Den næste generations kraftværker er forlængt klar.
Her vil afkøling ske uden brug af omløbspumper - altså ved hjælp af
naturlig varmekonvektion. Det skulle give en bedre sikkerhedsstatus.
Per A. Hansen
Carsten Svaneborg <zq...@nowhere.on.the.net> skrev i en
news:umrlia...@zqex.localhost...
> søren christensen wrote:
> > Er det strålingsbeskyttende?
>
> Nej. Let vand absorbere flere neutroner og er
> derfor mere "beskyttende".
-klip-
> Men jo flere neutroner der absorberes og spildes ud af
> reaktoren i en reaktor, jo højrer er den kritiske neutron
> flux, og derfor skal der mere brændstof til at holde den
> kørende. Dvs. man kan nøjes med mindre brændstof i en
> reaktor med tungt vand end i en med let vand. Flydende
> natrium skulle også være godt som moderator.
Nej det er ikke tilfældet. Flydende natrium anvendes som kølemiddel
i "Fast breedere" - navnet skyldes at den arbejder med de hurtige
spaltningsneutroner. Hermed fås et større udbytte af neutroner,
hvor overskuddet optages af Thorium eller U-238.
De fleste af disse´reaktorer er lukket ned af forskellige årsager.
( der er ikke mangel på uran i overskuelig fremtid.)
Grafit anvendes i en del typer.
( RBMK, AGR, Magnox, m.gl.)
>
> Derfor pakker man også reaktoren ind i fx. grafit, fordi
> det reflektere en del af neutronerner tilbage ind i
> reaktoren, neutroner som ellers ville forlade reaktoren
> og blive absorberet i skjoldet.
Grafit anvendes som moderator i visse typer, RBMK, AGR
Magnox m.fl.).
Der anvendes ikke reflektorer i kraftreaktorer.
Jeppe Stig Nielsen
>
> > "Je n'ai pas eu besoin de cette hypothèse (I had no need of that
> > hypothesis)" --- Laplace (1749-1827)
>
> Skulle dette ikke have været:
> "Sire, répondit Laplace, je n'avais pas besoin de cette hypothèse"
> (iflg: http://matin.math.unicaen.fr/~reyssat/laplace/#nebuleuse)
Citatet gengives forskelligt forskellige steder. Om Laplace faktisk
brugte »passé simple« i dette tilfælde (talesprog), véd man vist ikke.
Se også:
http://www.google.com/search?q=%22besoin+de+cette+hypothese%22+Laplace
--
Jeppe Stig Nielsen <URL:http://jeppesn.dk/>. «
"Je n'ai pas eu besoin de cette hypothèse (I had no need of that
hypothesis)" --- Laplace (1749-1827)