TENTAMEN I TILLÄMPAD KÄRNKEMI DEN 4 JUNI 1992

1. Vatten till en anläggning för produktion av 99% D₂O via tvåtemperaturdestillation av H₂S innehåller väte som består av 99.985% ¹H, 0.015% D och en atom T per 10¹⁸ atomer ¹H. Det avrikade vattnet antages ha en väteisotophalt på 0.005% D. a) Vart tar ingående T vägen? Motivera svaret. b) Hur många ideala steg erfordras i kall och i varm kolonn om processen kan betraktas som två kopplade ideala kaskader? (max 5p)

2. Ett prov på ett djuphavs sediment med vikten 1 kg befanns innehålla 1.50 mg U, 4.20 mg Th och 6.0 m1 He vid STP (1 atm, 0^oC). Beräkna åldern på sedimentet. (max 5p) Denna fråga behandlar ett avsnitt som inte längre ingår i denna kurs.

3. En kokvattenreaktor reglerar normalt själv effekten så att en konstant medelhalt ånga finns i härden vid ett givet läge på styrstavarna. a) Förklara varför detta sker. b) Hur ändras effekten om vattenflödet genom härden ökas? Motivera svaret. (max 4p)

4. Ett neutronflöde antages ha en med energin linjärt avtagande intensitet i energiintervallet 0.05 - 0.1 eV. Flödet vid 0.1 eV är hälften av flödet vid 0.05 eV. Naturligt mangan har ett (n,gamma) tvärsnitt som följer 1/v-lagen. Vad är det effektiva medeltvärsnittet i detta neutronflöde inom det givna energiintervallet? (max 5p)

5. I Sverige har speciella filtersystem installerats vid samtliga reaktorer för att begränsa verkningarna av ett eventuellt reaktor haveri. a) Vad har dessa för funktion? b) Vilka typer av sådana filter finns det? (max 4p)

6. Hur påverkar explosionens styrka förhållandet mellan antalet överlevande med brännskador och antalet med mekaniska skador efter en kärnvapenexplosion på hög höjd? Varför? (max 4p)

7. Man vill komplexbinda aktinider med en oorganisk envärd halogenidanjon. a) Vilken ger kraftigaste komplexet? Motivera varför. b) Varför blir motsvarande komplex starkare för Cm³⁺ än för Pu³⁺? (max 4p)

8. Vilken typ av tank (sfärisk, kubisk, cylindrisk med diameter=höjd) rymmer mest av en given vattenlösning av Pu utan att kriticitet uppstår? (max 4p)

9. En pinne i en bränslepatron har ytterdiametern 1.0 cm. Höljesröret av zircaloy-2 har en väggtjocklek på 1 mm och värmeledningsförmågan 0.16 W cm^-1 K^-1. Bränslet utgöres av UO₂ med en täthet på 10.5 g/cm² och en värmeledningsförmåga på 0.033 W cm^-1 K^-1. Försumma temperatursprånget i gapet mellan hölje och bränsle. Vad blir maximala linjära effektbelastningen i W/cm om centertemperaturen högst får vara 1200^oC. Kylmedlet har temperaturen 257^oC och denna antages 3^oC lägre än pinnens yta? (max 5p)

Tillåtna hjälpmedel: Nuklidkarta och kalkylator. För godkänt krävs 40% av max-poäng.

När Du är klar finns lösningarna här