TENTAMEN I TILLÄMPAD KÄRNKEMI DEN 11 APRIL 1997

1. Sveriges el-förbrukning uppgår nu till 142 TWh/år. Man beräknar att CLAB omkring år 2010 kommer att innehålla använt kärnbränsle som motsvarar 6000 ton uran, räknat som ursprunglig uranvikt innan användningen. Medelutbränningen uppskattas till 45 MWd/kg och plutoniumhalten är 0.7 vikts% av initial uranvikt. Halten av övriga aktinider försummas. Antag att detta bränsle i framtiden upparbetas och återvunnet uran och plutonium används i reaktorer av LMFBR typ med en termisk verkningsgrad på 40%. Antag vidare att 70% av allt återvunnet U och Pu kan konverteras och klyvas i denna reaktortyp. Hur många år skulle hela Sveriges nuvarande el-förbrukning kunna produceras från återvunnet uran och plutonium om vi bygger ett lämpligt antal LMFBR-reaktorer efter år 2010? (10p)

2. Man ämnar anrika deuterium genom lågtemperaturdestillering av flytande väte. Anrikningsfaktorn, alfa, för ²H₂ är 2.92 och för ³H₂ 5.18 relativt ¹H₂. De tunga isotoperna anrikas i vätskefasen. Antag att ingående vätgas har normal halt av deuterium och 20 tritiumenheter. Försumma blandmolekylerna HD, HT, och DT och antag att kolonnen innehåller lika många teoretiska steg oberoende av sammansättningen. Vad blir specifika tritiumaktiviteten (Bq/kg) i en vätgas som innehåller 95% deuterium om anläggningen utvinner 50% av ingående deuteriummängd? (10p)

3. En grafitmodererad termisk bridreaktor med ²³²Th som fertilt material drivs i jämviktstillstånd med utvunnet ²³³U. Vid återstart efter ett kort stopp fördubblas effekten på 8.32 sekunder. Reaktorn har en cylindrisk form med höjd = diameter = 4 m. Bränslet kan antagas vara homogent fördelat över volymen och termiska utnyttjandefaktorn, f, kan antagas vara 0.9. Beräkna k_infinity. (10p)

4. För att bestämma utbränningen av ett bränsleelement kapades en pinne och ett fragment av en urankuts togs ut. Fragmentet löstes i 6 M salpetersyra. 0.1 ml av denna lösning späddes till 10 ml med destillerat vatten (lösning A). 0.5 ml av lösning A fick passera en liten kolonn med mordenit. Därvid sorberades cesium selektivt. Kolonnen tvättades med 0.1 M salpetersyra, torkades och mättes sedan med en HPGe detektor. Därvid fann man att kolonnen innehöll 1800 Bq ¹³⁴Cs och 2500 Bq ¹³⁷Cs. Mätningen utfördes 1 år efter det att reaktorn stannats. Vid analys av lösning A fann man att denna innehöll 10 mg/l uran. Beräkna bränslepinnens utbränning i MWd/kg U om fissionsutbyten för ²³⁵U kan användas och reaktorn gått 4 år med konstant effekt. (10p)

Tillåtna hjälpmedel: Allt utom lösta exempel och beräkningsmallar Gräns för godkänt: 20 poäng (=50%).

När Du är klar finns svaren här