TENTAMEN I TILLÄMPAD KÄRNKEMI DEN 16 SEPTEMBER 1994

1. a. Beskriv gascentrifugmetoden för anrikning av uran i teknisk skala. (2p), b. Förklara hur isotopieffektens storlek beror av massan. (2p), c. Vad sätter gränsen för den separationsfaktor som kan uppnås praktiskt (1p)

2. a. Vad menas med ett fördröjt kritisk system? (2p), b. Vilken mekanism ligger bakom fördröjningen? (1p), c. Varför bör en reaktor drivas som ett fördröjt kritiskt system? (1p), d. När bör man vara speciellt uppmärksam på detta? (1p)

3. Efter uttag ur en kraftreaktor utvecklar bränslet fortfarande värme genom radioaktivt sönderfall av de olika isotoper som bildats under reaktordriften. Vid tider över någon vecka och upp till ca 200 år kommer värmeutvecklingen i det uttagna bränslet att domineras av den energi som frigörs vid sönderfall av ⁹⁰Sr ⁹⁰Y ⁹⁰Zr och ¹³⁷Cs ^137mBa ¹³⁷Ba. ⁹⁰Sr och ¹³⁷Cs bildas under reaktordriften genom fission av U och Pu med totala fissionsutbytena 4.8% respektive 6.2% (försumma n,gamma reaktioner). Medelenergierna i MeV/sönderfall för dessa nuklider är 0.196 (⁹⁰Sr), 0.936 (⁹⁰Y), 0.816 (¹³⁷Cs) och 0.664 (^137mBa). Om energifrigörelsen vid klyvning av en U eller Pu atom antages vara 200 MeV och reaktorn körts kontinuerligt på konstant effekt under 3 år, vad är energiutvecklingen (W/kg initialt uran) i bränsle med ett energiuttag på 40 MWd/kg initialt uran 30 år efter uttag ur reaktorn? (5p)

4. a. Hur ser flödeschemat ut för den version av PUREX-processen som vanligen används vid upparbetning av LWR-bränsle? (4p), b. Vilket extraktionsreagens används? (1p)

5. 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 energibelastningen i W/cm om centertemperaturen högst får vara 1200^oC. Kylmedlet har temperaturen 257^oC och denna antages 3^oC lägre än pinnens yta? (5p)

6. Man vill komplexbinda aktinider med en oorganisk envärd halogenid-anjon. a. Vilken ger kraftigaste komplexet? Motivera varför. (3p), b. Varför blir motsvarande komplex starkare för Cm³⁺ än för Am³⁺? (2p)

7. I Sverige har speciella filtersystem installerats vid samtliga reaktorer för att begränsa verkningarna av ett eventuellt reaktor haveri. a. Vad har dessa för funktion? (3p), b. Vilka typer av sådana filter finns det? (2p)

8. Ange med vilken faktor (× 2200 m/s värdet) neutrontvärsnittet för en (n,gamma)-reaktion (vars tvärsnitt antages variera normalt med n-energin) avviker från 2200 m/s värdet om reaktionen sker med neutroner som står i termisk jämvikt med en moderator med medeltemperaturen 285^oC. (5p)

(För godkänt krävs numera 50%, dvs 20 poäng)

Tillåtna hjälpmedel: Nuklidkarta och kalkylator.

När Du är klar finns lösningarna här