Tentamen i Tillämpad Kärnkemi den 22 augusti 1998
1. Ett kraftföretag köpte 3.2% anrikat uran från Eurodif anläggningen. Man betalade därvid ett pris på 4182 kr/kg U. Priset för det använda natururanet var 150 kr/kg U3O8, kostnaden för konvertering till UF6 var 70 kg/kg UF6, samt anrikningskostnaden var 600 kr/kgSWU. Vilken isotopsammansättning hade det avrikade uranet? (Försumma halten av 234U vid beräkningarna). (10p).
2. a. Vilka Pu isotoper bildas i en kärnreaktor under normal drift? (2p), b. Genom vilka huvudprocesser bildas dessa? (2p), c. Vad menas med Pu av vapenkvalitet? (1p), d. Varför bör man köra bränslet kort tid om man vill producera Pu av vapenkvalitet? (1p).
3. a. Varför utnyttjas vanligen B4C i styrstavar till BWR medan en Ag-In-Cd legering oftast används i PWR? (2p), b. Vid användning av MOX-bränsle i en kokvattenreaktor minskar effektiviteten hos styrstavarna på grund av en högre n-energi. Vad kan man då göra för att få effektivare styrstavar? (2p).
4. En pinne med ytterdiametern 0.98 cm i en bränslepatron drivs med en linjär effekt på 45 kW/m. Höljesröret av zircaloy-2 har en väggtjocklek på 0.7 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. Värmeöverföringskoefficienten i det 0.1 mm stora gapet mellan hölje och bränsle är 4 W cm-2 K-1. Vad blir centertemperaturen om kylmedlet har temperaturen 257oC och temperatursprånget till pinnens yta är 5oC? (10p).
5. Vilka åtgärder kan man vidtaga för att skydda sig mot oönskad kriticitet vid kemiskt arbete med större mängder av klyvbart material? Motivera kortfattat var åtgärd. (5p).
6. Hur och varför flyttas bränslepatroner mellan olika positioner i härden på en kokvattenreaktor vid årlig omladdning? (5p).
7. En kapsel för slutlagrat bränsle som innehåller 9 bränsleknippen brister vid ett jordskalv som inträffar 6000 år efter deponering av 30 år gammalt bränsle. Innehållet av cesium i kapslingsspalten tvättas omedelbart ut av tillrinnande vatten. Normalt finns ca 50% av all cesium som bildats under reaktordriften i kapslingsspalten. Antag att det effektiva kedjeutbytet är 6.75% för A=133 och 6.60% för A=135. Vad är specifika aktiviteten (Bq/g) hos uttvättad cesium om n,gamma-reaktioner i icke-cesium nuklider försummas och bränslet har en utbränning på 45 MWd/kgU, ursprunglig anrikning 4.5%, och suttit i reaktorn under 1000 fulleffektdygn? Använd nuklidkartans reaktionstvärsnitt. Försumma både bildning och klyvning av transuraner under reaktordriften, samt antag att alla masskedjor leder till grundtillstånd. (10p).
Maxpoäng är 50 och gränsen för godkänt är25 poäng.
(Updated 1999-01-16)