Kärnbränsle

bränslet i kärnkraftverk

Kärnbränsle är bränslet i kärnkraftverk, ett material som kan undergå fission eller fusion för att alstra kärnkraft. Kärnbränslen är de mest täta energikällorna som finns. Kärnbränslen i kärnbränslecykeln kan antingen syfta på själva bränslet, eller på sammansatta objekt såsom buntar av bränslestavar som innehåller själva bränslet blandat med strukturella, neutronmodererande eller neutronreflekterande material.

Ett bränsleknippe med fyra sektioner om 41 bränslestavar

ÖversiktRedigera

I världens två vanligaste typer av kärnreaktortyper (kokvattenreaktorer och tryckvattenreaktor) består bränslet av cylinderformade pellets (kutsar) av urandioxid anrikat i isotopen 235U, ibland med inblandning av gadolinium. Kutsarna har en höjd på cirka 10 mm och en diameter som är något mindre och placeras i rör av zirkoniumlegeringar. Sådana rör fyllda med bränslekutsar benämns ofta bränslestavar. Stavarna är cirka 4 m långa och sammansätts ofta i kvadratiska knippen om cirka 10 gånger 10 stavar för kokvattenreaktorer och ungefär 17 gånger 17 stavar i tryckvattenreaktorer. I bränsleknippen avsedda för andra reaktortyper kan bränslestavarna vara arrangerade i andra mönster med till exempel hexagonal eller cirkulär symmetri. En alternativ benämning på bränsleknippen är bränslepatroner. Förutom att hållas ihop i bränsleknippets botten och topp hålls stavarna på plats med ett antal nätliknande strukturer som benämns bränslespridare.

Varje kuts energiinnehåll motsvarar 800 liter dieselolja. Bränslet består i svenska kärnkraftverk av 3,8-4,8 procent Uran-235 och resterande del Uran-238, som nästan inte deltar i kärnreaktionerna. Det är framförallt U-235-isotopen som klyvs och alstrar energi. På grund av den höga neutronbestrålningen aktiveras dock 238uran till 239uran, som i sin tur sönderfaller till 239plutonium, som i sin tur kan genomgå fission och därmed utnyttjas som bränsle i reaktorn.

Kärnbränsleknippen för kokvattenreaktorer innehåller ofta tomma kanaler i centrum av knippet för att en relativt större mängd vatten ska kunna befinna sig inuti knippet och fungera som moderator. I den nedre delen av bränsleknippet blandar man i vissa bränslefabrikat in gadolinium som så kallad "brännbar absorbator", som suger upp neutroner och bromsar reaktionen i den aktivare nedre delen av härden. Detta gör man för att kompensera för den reaktiva nyladdade härden man har i början på driftsäsongen. Senare på säsongen har gadoliniumet konsumerats och bromsar inte längre reaktionen.

TillverkareRedigera

Tre stora tillverkare av kärnbränsle dominerar i världen:

I SverigeRedigera

Redan 1968 startade Asea-Atom tillverkning i Västerås av bränsle för svenska kärnreaktorer.

Se ävenRedigera

Noter och referenserRedigera

KällorRedigera

FotnoterRedigera


Externa länkarRedigera