Torium – en studie ur ett kärntekniskt perspektiv
Yüklə 442,12 Kb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- 5.4. Regenereringsfaktor
28
torium. Eftersom tröskelenergin för (n,2n)-reaktionen är ca 6 MeV och de flesta neutroner kommer att vara termaliserade bildas därigenom mycket lite 232
U i den omgivande toriummanteln. Bränslet i härdens centrala del kommer att innehålla högre halter 232
U medan den omgivande fertila delen kommer att innehålla lägre halter. 5.4. Regenereringsfaktor En av de egenskaper som skiljer 233 U från
235 U är regenereringsfaktorn, . Regenere- ringsfaktorn anger antalet neutroner som avges per absorberad neutron och skiljer sig från antalet neutroner per fission, , genom att den även tar hänsyn till neutro- ner som absorberas. förhåller sig till som
c f f
där
f är fissionstvärsnittet och c är infångningstvärsnittet. Alla neutroner som absorberas av ett fissilt ämne ger inte upphov till fissioner. anger medelantalet neutroner som avges per fission, medan anger det antal neutroner som avges per neutron som absorberas, och har följaktligen ett lägre värde än . Kriticitet upprätt- hålls då varje snabb neutron i genomsnitt genererar ytterligare en snabb neutron. Höga värden för gör att kriticitet lättare nås och upprätthålls pga. att färre neutro- ner förloras genom t ex absorption i andra material och läckage ut ur härden. Rege- nerationsfaktorer för några fissila material anges i tabell 6.
Regenerationsfaktorer för termiska neutroner för några fissila material 42 .
233
U 2,50
2,29 235
U 2,43
2,07 Naturligt uran 2,47 1,34
239 Pu
2,89 2,08
Skillnaden i mellan
233 U och
235 U är marginell medan skillnaden i är betydande. Detta innebär att då fission äger rum avges i genomsnitt nästan samma antal neutro- ner, men betydligt fler neutroner förloras till infångning hos 235 U. Den kritiska mas- san är därför betydligt lägre hos 233
U. Som visas i tabell 6 har även naturligt uran ett värde för som är högre än 1, vilket innebär att kriticitet kan upprätthållas med naturligt uran. Det kan emellertid noteras att är angivet för termiska neutroner och utan moderator förekommer väldigt få termiska neutroner i naturligt uran.
42 Liverhant, S.E., Nuclear Reactor Physics, John Wiley & sons, Inc., New York. SSM 2013:03
29
6. Indikatorer på militära användningsom- råden Som det har framgått ovan kräver toriumbränslecykeln inga avancerade anriknings- anläggningar som kan avslöja om brukaren har civila eller militära avsikter. På samma sätt finns det ingen tydlig indikator i upparbetningssteget, eftersom uppar- betningen är en så central funktion i toriumbränslecykeln att den inte går att avvara i de flesta fall. Ett alternativt scenario skulle kunna vara att torium används för att öka utbränningen genom ett once-through-förfarande där de nybildade 233
U-kärnorna förbränns på plats och det använda bränslet inte upparbetas, men ingen aktör har visat något publikt intresse för något liknande 43 . Vid produktion av plutonium av vapenkvalitet är takten på bränslebytena en tydlig fingervisning om operatörens avsikter, eftersom de täta bränslebyten som vapenplu- toniumproduktion kräver över huvud taget inte går att kombinera med ekonomiskt optimal drift av reaktorn. I en reaktor vars syfte är att omvandla torium till uran så har bränslets exponeringstid ingen större betydelse för uranets kvalitet ur ett kärnva- penperspektiv; den optimala utbränningen beror enbart på konverteringsfaktorn och bränslets förmåga att motstå de påfrestningar som det utsätts för i reaktorn.
Inte heller valet av reaktortyp avslöjar på något avgörande sätt om syftet med valet av torium som fertilt material har militära syften. Som det framgår ovan kan halten av den i kärnvapensammanhang besvärliga isotopen 232 U minskas om det fertila materialet placeras så att andelen snabba neutroner minimeras samtidigt som neu- tronflödet behålls högt. Ett sådant arrangemang skulle förvisso kunna tyda på att man eftersträvar uran av vapenkvalitet men kan också bero på kommersiella avvä- ganden – på samma sätt som förekomsten av 232 U försvårar hanteringen av materi- alet i ett kärnvapen så försvåras även hanteringen av civilt bränsle vilket ökar det slutgiltiga priset på bränslet avsevärt.
Sålunda finns det ingen entydig indikator som utgående från tekniska parametrar eller driftsmönster kan avslöja om en toriumbridreaktor har civila eller militära syf- ten. Kontrollen måste i stället ske genom noggranna inventeringar av bränslemäng- der och flöden, om inte operatören väljer att aktivt göra bränslet oanvändbart som vapenråmaterial, till exempel genom att exponera det för neutroner med höga ener- gier vilket ökar halten 232
U (vilket i sin tur kräver dyra och komplicerade strål- skyddsåtgärder). I gengäld skulle operatören friskriva sig från misstanken att det producerade uranet skulle kunna användas i kärnvapen. På samma sätt kan bränslet ”saltas” med 238 U antingen före eller efter tiden i reaktorn vilken genom produktion- en av, för militära användningar, oönskade isotoper försvårar det fissila materialets användning i kärnvapen.
43 Ett undantag skulle kunna vara det ryska förslaget att ersätta delar av bränslet i VVER-reaktorerna med torium- och plutoniumoxid för att öka utbränningen, men ännu har inget konkret arbete utförts för att testa och än mindre genomföra denna förändring. Det så kallade Radkowsy-konceptet utnyttjar en hybridcykel där delar av härden upparbetas och resten deponeras enligt ett relativt komplicerat schema. SSM 2013:03 Yüklə 442,12 Kb. Dostları ilə paylaş:
|