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)