TENTAMEN I TILLÄMPAD KÄRNKEMI DEN
9 MARS 1997
1. Man tänker indunsta en utspädd
lösning av 233UO2(NO3)2
i vanligt vatten i en 20-liters rundkolv. För att förhindra oavsiktlig
kriticitet tänker man börja med att fylla kolven med en lösning
av borsyra. Efterhand som vatten kokar bort tillförs mer uranylnitratlösning
så att kolven alltid är full tills en slutkoncentration på
max 200 g uran per liter uppnåtts. Använd moderatordata för
rent vatten och tvärsnitt för termiska neutroner, samt försumma
inverkan av nitratjoner etc. Vilken minsta koncentration av borsyra (H3BO3,
mol/liter) krävs för full säkerhet mot oavsiktlig kriticitet.
(10p)
2. En sats bränsle anrikat i Eurodif till 3.1% från natururan
kostade 5214 kr/kgU. Kostnaden för konvertering av U3O8
till UF6 anges ha varit 30 kr/kg UF6. Anrikningsarbetet
kostade 712 kr/kgSWU vid ett avrikat uran som höll 0.2% 235U.
Bränsletillverkningen kostade 270 kr/kg U. Hur många kronor
per kilo uran är återvunnet uran med 0.6% 235U värt
(som U3O8) om man använder detta som ersättning
för natururanet men betalar samma pris för det färdiga bränslet?
(10p)
3. Två kvartsampuller, den ena med 10 mg ThO2, den
andra med 1 mg högrent Mn, inslöts tillsammans i en 0.1mm tjock
Al-folie och bestrålades samtidigt i samma position under 1 timme
i JEEP-II reaktorn (Lilleström, Norge). Gammastrålningen från
manganprovet mättes 24 timmar efter bestrålningen slut. Analys
av gammaspektrum visade att detta prov då innehöll 1145 kBq
av 56Mn. Tvärsnittet för reaktionen 55Mn(n,gamma)56Mn
antages vara 14 barn. Ampullen med ThO2 öppnades och innehållet
löstes i en blandning av salpetersyra och fluorvätesyra. Därefter
tillsattes ett överskott av aluminiumnitrat-lösning för
att komplexbinda alla fluoridjoner. Lösningen fick snabbt passera
en liten kolonn med brunsten 3 timmar efter bestrålningens slut.
Därvid sorberades Pa kvantitativt medan övriga grundämnen
passerade. Kolonnen tvättades 10 minuter senare med utspädd salpetersyra
och förslöts. Exakt 30 dagar senare öppnades kolonnen och
uran eluerades omedelbart med utspädd salpetersyra. Eluatet späddes
till 10 ml i en mätkolv. Av denna lösning indunstades 0.2 ml
på en rostfri planchett och alfastrålningen från denna
mättes några timmar efter elueringen i en proportionalräknare
på alfaplatån (100% verkningsgrad för alfapartiklar).
Därvid erhölls 506 pulser över bakgrund under en 24 timmars
mätning (aktiviteten från 234U kan försummas).
Reaktionstvärsnittet för 233Th(n,gamma)234Th
är 1500 barn. Beräkna tvärsnittet för reaktionen 232Th(n,gamma)233Th.
(10p)
4. 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, maximal
bränsletemperatur = 1800 C, 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, vilken
värmeledningsförmåga hos UO2 har då ASEA-ATOM
använt vid sina beräkningar? (10p)
Tillåtna hjälpmedel: Allt utom lösta exempel och beräkningsmallar.
Gräns för godkänt: 20 poäng (=50%).
När Du är klar finns svaren här
(Updated 1999-01-16)