TENTAMEN I TILLÄMPAD KÄRNKEMI DEN 12 MAJ 2001

1. ASEA-ATOM gav i sin specifikation för BWR-75 följande data: Bränslepinnarnas ytterdiameter = 12.25 mm, väggtjocklek på kapslingsrören av zircaloy-4 = 0.8 mm, kutsdiameter = 10.44 mm, kutsdensitet = 10500 kg UO₂/m³, högsta värmeflödestäthet på kapslingens yta = 1.08 MW/m², ångtemperatur vid mättnadstryck = 286 C. Om filmkoefficienten mellan kapsling och kylmedel antages vara 5 W/cm²K, samt mellan kuts och höljesrör 1.5 W/cm²K, och värmeledningsförmågan hos UO₂ är 2.5 W/m K, vad blir då den högsta beräknade bränsletemperaturen (^oC)? (10p)

2. En stor tryckvattenreaktor har i kallt, avställt tillstånd följande data:

    B² 2.35x10^-4 cm^-2
    k_eff 1.25 (vid helt urdragna styrstavar)
    p 0.85
    e 1.06
    f 0.87

Om allt bränsle är nytt och har samma sammansättning, vilken anrikning har då uranet i bränslet (%)? (10p)

3. En sats bränsle anrikat i Eurodif till 3.3% från natururan kostade 6214 kr/kgU. Kostnaden för konvertering av U₃O₈ till UF₆ anges ha varit 50 kr/kg UF₆. Anrikningsarbetet kostade 720 kr/kgSWU vid ett avrikat uran som höll 0.23% ²³⁵U. Bränsletillverkningen kostade 300 kr/kg U. Vid tillverkning av anrikat uran från återvunnet uran måste anrikningen höjas med en faktor 1.05 för att kompensera för närvaron av ²³⁶U. Hur många kronor per kilo uran är återvunnet uran med 0.8% ²³⁵U värt (som U₃O₈) om man använder detta som ersättning för natururanet men betalar samma pris för det färdiga bränslet? (10p)

4. En slutdeponerad kopparkapsel, som innehöll 30 år gammalt bränsle vid tillverkningen, brister vid ett jordskalv som inträffar 5 år efter deponeringen. Innehållet av jod i kapslingsspalten tvättas omedelbart ut av tillrinnande vatten. Normalt finns ca 50% av all jod som bildats under reaktordriften i kapslingsspalten. Antag att kedjeutbytet för A=127 är 0.1233%, för A=129 är 0.7787% och för A=131 är 2.885%. Vad är specifika aktiviteten (Bq/g) hos uttvättad jod om n,g-reaktioner i samtliga nuklider kan försummas och bränslet har en utbränning på 47 MWd/kgU, ursprunglig anrikning 4%, och suttit i reaktorn under 900 fulleffektdygn? Använd vid behov nuklidkartans reaktionstvärsnitt och halveringstider, samt försumma ändringar i bränslets innehåll av fissilt material under reaktordriften. (10p)

5. En BWR har ²³⁵U som fissilt material i en matris av rent ²³⁸UO₂. Vid reaktorns första uppstart med helt nytt bränsle fördubblades effekten på 15.2 sekunder. Reaktorn har en cylindrisk form med höjd = diameter = 4.5 m. Bränslet kan antagas vara homogent fördelat över volymen, termiska utnyttjandefaktorn är 0.87, och snabbfissionsfaktorn är 1.008. Beräkna k_¥.

Maxpoäng är 50 och gränsen för godkänt är 25 poäng.

När Du räknat färdigt finns lösningarna här.