Tentamen i tillämpad kärnkemi den 10 mars 1998 kl 0845 - 1245

Tillåtna hjälpmedel: Allt utom lösta exempel och beräkningsmallar Gräns för godkänt: 25 poäng (=50%).

1. Ett företag har köpt naturligt uran för 120 kr/kg. Konvertering till UF₆ kostar 60 kr/kg tillverkad UF₆. I en gascentrifugbaserad anrikningsanläggning kan man relativt lätt förändra sammansättningen av anrikat och avrikat uran. Vid vilken halt ²³⁵U i det avrikade uranet blir kostnaden per kg anrikat uran med 3.6% ²³⁵U lägst om priset för anrikningen är 600 kr/kgSWU? (10p)

2. En stor tryckvattenreaktor har i kallt, avställt tillstånd följande data:

Om allt bränsle är nytt och har samma sammansättning, vilken anrikning har uranet i bränslet (%)? (10p)

3. Den finska reaktorn Loviisa-1 har använt rysktillverkat UO₂-bränsle med kutsdiametern 7.57 mm. Dessa kutsar har ett centralt tomt hål i axelriktningen med diametern 1.4 mm. Pinnarnas ytterdiameter är 9.1 mm. Den maximala linjära effektbelastningen på pinnarna är 32.50 kW/m vilket motsvarar en högsta temperatur i bränslet på 1400 C. Vad är kapslingens yttertemperatur under dessa betingelser om kapslingen har samma värmeledningsegenskaper som Zircaloy-4? Antag att värmeledningskonstanten för UO₂ är 2.5 W m^-1 K^-1 och försumma gapet mellan kutsar och kapsling.(10p)

4. Vid bestrålning av ²³²Th i en snabb bridreaktor med n-flödet 1x10¹⁵ n cm^-2 s^-1 bildas ²³²U via tre olika reaktionsvägar. Följande tvärsnitt (barn) antages gälla:

a) Rita en skiss över reaktionsvägarna från ²³²Th till ²³²U. (2p)
b) Vilken av de tre vägarna är huvudansvarig för det nya ²³²U som börjar bildas när reaktorn startar med en ny laddning av ren ThO₂? Motivera svaret! (8p)

5. En kapsel för slutlagrat bränsle brister vid ett jordskalv som inträffar 10 år efter deponeringen. Innehållet av jod i kapslingsspalten tvättas omedelbart ut av tillrinnande vatten. Normalt finns ca 50% av all jod som bildats under reaktor- driften i kapslingsspalten. Antag att kedjeutbytet för A=127 är 0.125% och för A=129 0.757%. Vad är specifika aktiviteten (Bq/g) hos uttvättad jod om n,gamma-reaktioner i icke-jod nuklider kan försummas och bränslet har en utbränning på 40 MWd/kgU, ursprunglig anrikning 4%, och suttit i reaktorn under 800 fulleffektdygn? Använd nuklidkartans reaktionstvärsnitt och försumma ändringar i bränslets sammansättning under reaktordriften. (10p)

När ni försökt räkna själva så finns lösningarna här.