NO133866B - - Google Patents

Description

Brensel for kjernereaktorer.

Som brensel i kjernereaktorer, spesielt reaktorer av den homogene type, er det blitt foreslått å anvende glasspartikler av generelt kuleform, som Inneholder en be-tydelig mengde av uran eller av et annet f is joner bart element eller element som kan bli fisjonerbart. Disse partikler anvendes suspendert i en væske, som regel tungt vann, hvis formål er samtidig å bremse nøytronene, kjøte reaktoren og føre bort fisjonsproduktene.

Disse «mikrokulers» form og tilstand er sådan at man kan unngå mekanisk sli-tasje eller abrasjon på anlegget og de led-ninger gjennom hvilke suspensjonen sir-kulerer. Det glassmateriale i hvilket kjerne-materialet er imnkorporert spiller ennvidere en rolile som beskytter for dette materialie.

Den foreliggende oppfinnelse angår glass som er særlig egnet for fabrikasjon av

uran og/eller toriumholdige miforokuler, som skal anvendes som brensel i kjernereaktorer. Glassene d henhold til! oppfinnelsen er rike på uran og/eller torium, inneholder ikke noe element som har et stort oppfangningstvemrsnitt for nøytroner, kan gis form av runde partikler med en dia-meter på mellom noen få og flere ganger 10 mikron, ved hjelp av i og for seg kjente

metoder, og angripes Ilte iav tungt vann ved en temperatur på 300° C.

Videre omfatter oppfinnelsen mikro-kufer med et overtrekk av et uoppløselig silikat av et lett metall med valens oveir eller Hk 2, hvorved glassets lille angripbarhet kan senkes ytterligere.

Brenslet i henhold til oppfinnelsen er karakteristisk ved at det har en vektsam-mensetning som ligger innenfor de følgende grenser:

Disee glass kan, som det vil forstås, uten

ulempe inneholde andre oksyder som f. eks.

AlpO., elter Fe.,0:j som skriver seg fra ut-gangsmaterialene, forutsatt at de forefin-

nes i bare en liten lengde, og at disse ekstra elementer har et lite oppfamgningsitverr-

snitt for nøytroner.

Det ble funnet at i denne glassfamilie medvirker oksydene Ti0.2 og ZrO, ikke bare til at glasset blir lite angripbant men sam-

tidig letter de også forglassingem, hvilket er uventet hos glass som ikke inneholder alkalier. Innholdet av Zr02 minsker an-gripbarhetenheten, og bør "hensiktsmessig være miinist 5 %. Angripbarheten avtar når man øker mengden av Zr02, men avglassing blir vanskelig å unngå hvis mengden av dette oksyd overstiger 10 %. Det finnes altså et optimum for innholdet av Zr00, og dette ligger ved omkring 7 %.

Hva alkaliemetalloksydene angår ble

det funnet, at hvis en del av disse erstattes med BaO og ZnO angripes glasset mindre lett og det er lettere å smelte. I alle tilfele bør det ikke anvendes større mengder av disse oksyder enn de som er angitt ovenfor.

Den følgende sammensetning er særlig fordelaktig for et brensel i henhold til oppfinnelsen:

Ved 100° C angripes et glass av denne sammensetning ikke i det hele tatt av van-

lig vann eller tungt vann. Hvis 10 g av dette glass, findelt til partikler som har dimensjoner fra 40 til 60 mikron, utsettes for angrep fra vann, vil residuet som blir tilbake etter fordampning av vannet, som har fått angripe glasset i 500 timer ved 100° C, bare være 5 mg.

Som sammenligning kan det angis, at

vanlige kiselsyre-natrium-kalsium-glass, f.

eks. vindusglass elter flaskeglass, som er blitt malt til en partikkelstørrelse av 300—

400 mikron og er blitt behandlet i 5 timer ved 100° C, etterlater vannangrepsresiduum av størrelsesordenen 20—50 mg pr. 10 g be-

handlet glass, selv om angrepstiden er 100

ganger kortere og partlklienes størrelse er mellom 5 og 10 ganger større enn hos det førstnevnte glass.

Ved 300° C angripes et glass som har

den ovennevnte sammensetning fremdeles meget lite, residuet fra fordampningen av vannet som har angrepet 10 g glass av par-tikkelstørrelse 80—100 mikron, i 130 timer ved 300° C, er bare 100 mg. Det bør merkes at glasset angripes praktisk talt like meget av tungt vann. Et glass av denne sammen-

setning er derfor særlig egnet tili i form av mikrokuleir å anvendes1 i en homogen tungtvannsreaktor, som arbeider ved en høy temperatur.

I henhold til oppfinnelsen kan glassets angripbarhet minskes ytterligere ved hjelp av et passende overtrekk. Dette skjer ved at glasset har et beskyttende lag av et uoppløselig silikat, spesielt et silikat av et lett metall som har en valens over eller lik 2, f. eks. beryllium eller magnesium.

Gode resultater er spesielt blitt opp-

nådd ved glasset som har vært i berøring med en oppløsning av magnesiumklorld MgCl, av 100 g/liter ved 100° C og i 100—

150 timer.

For glass der som eksempel er blitt be-

handlet på denne måte blir fordampnings-

resten fra vann som i 150 timer har angre-

pet ved 300° C nedsatt fra 100 mg til bare 11 mg, dvs. en praktisk talt neglisjerbar mengde.

Claims (3)

1. Brensel for kjernereaktorer spesielt kjernereaktorer av homogen type og spe-

sielt i partikkelform eller i form av mikro-kuler fremstillet av glass, karakterisert ved en vektsammemsetning som ligger innenfor de følgende grenser:

2. Brensel ifølge påstand 1, karak terisert ved at det består av

3. Kjernereaktorbrensel ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at de glassformede partikler har et overtrekk av et uoppløselig silikat av et lett metaUl med en valens over eller lik 2.