Most recent comments
Liveblogg nyttårsaften 2017
Tor, 11 months, 2 weeks
Jogging og blogging
Are, 1 year, 11 months
Liveblogg nyttårsaften 2016
Are, 1 year, 11 months
Reading in dark times
Are, 2 years
Moldejazz 2016
Camilla, 2 years, 4 months
Dørskilt
Karoline, 2 years, 5 months
Halifax
Tor, 2 years, 5 months
Sony Smartwatch 3 review
Tor, 2 years, 6 months
Numerikk, takk
Tor, 2 years, 6 months
Topp tur
Camilla, 2 years, 8 months
50 book challenge
Camilla, 11 months, 2 weeks
Ten years ago
Kurs for brukere
Tor
Controls
Register

Hvordan fungerer egentlig en atomreaktor?

Atomreaktorer og nedsmelting og slikt ser ut til å være det nye Libya, så i et forsøk på å være en smule aktuell tenkte jeg å skrive litt om hvordan en atomreaktor egentlig funker. Dette er ikke egentlig noe jeg har så mye peiling på, men siden temaet har vært dekket nokså heftig i media de siste dagene har jeg sett meg nødt til å lese meg opp litt, så jeg kan vurdere kvaliteten på det jeg leser i avisene med et ikke bare kritisk, men også informert, blikk.

Den viktigste prosessen i en uran-reaktor er at et uran-atom absorberer et nøytron, og spaltes til to mindre atomkjerner. I denne prosessen sendes det også ut to eller tre nye nøytroner, og det frigjøres ikke så rent lite energi. Energien er viktig fordi det er den som på sikt blir til strøm, og nøytronene er viktige fordi de trengs for å spalte et atom til, slik at prosessen holdes i gang. Denne reaksjonen er felles for alle uran-reaktorer.

For at prosessen akkurat skal holdes i gang på et konstant nivå er det nødvendig at hver spalting gjennomsnittlig fører til akkurat én ny spalting. Siden hver spalting sender ut to eller tre nøytroner betyr det at ca 40% av disse må føre til nye reaksjoner for at kjedereaksjonen skal holdes ved like. Hvis færre nøytroner gir opphav til nye spaltinger vil det frigjøres færre nøytroner i neste runde, ogsåvidere, og reaksjonen vil stoppe opp. I motsatt fall, hvis flere enn 40% av nøytronene starter nye reaksjoner vil reaksjonstempoet øke, og reaktoren løper løpsk. Det gjelder altså å balansere på eggen.

For at et nøytron skal kunne bli absorbert i en atomkjerne, og dermed føre til at kjernen spaltes, er det essensielt at det har passe stor fart. Hvis det beveger seg for fort vil det ikke bli absorbert, og det vil heller ikke skje noen spalting. Nøytronene som frigjøres i reaksjonen jeg beskrev tidligere beveger seg typisk altfor fort til at de kan bidra til å spalte nye atomer. Det er derfor nødvendig å redusere farten, og det gjør man ved hjelp av en moderator. En moderator kan være så mangt, men i det kraftverket som for øyeblikket er i ferd med å redusere tomteprisene i Tokyo bruker man helt vanlig vann. Inni reaktoren finner man altså uranstaver som står i vann, slik at nøytronene må passere gjennom vannet på vei fra en stav til en annen.

Hvis det blir for varmt inni en slik reaktor vil vannet begynne å koke, og det vil dannes bobler. Det høres kanskje ugunstig ut, men det som er så genialt med denne reaktortypen er at om vannet forsvinner vil ikke nøytronene bli moderert, og dermed vil reaksjonen stoppe opp av seg selv. Denne innebygde sikkerheten er noe av grunnen til at denne reaktortypen er den suverent mest populære i ubåter og hangarskip og denslags.

I tillegg til denne passive kontrollen har man naturligvis andre måter å kontrollere en atomreaktor. For å justere reaksjonshastigheten kan man også benytte seg av kontrollstaver. Dette er staver av et materiale som absorberer nøytroner. Hvis man skyver slike staver inn mellom uranstavene vil man også kunne stoppe reaksjonen, siden en stor andel av nøytronene vil absorberes i kontrollstavene. I de fleste atomkraftverk har man automatiske systemer som kjører kontrollstavene helt inn i reaktorene hvis det skjer ugunstige ting. Som for eksempel jordskjelv med påfølgende tsunami.

Så hva er det egentlig som foregår i Japan, siden all denne fine sikkerheten jeg snakker om åpenbart ikke gjør jobben sin? Vel, saken er den at begge de mekanismene jeg har nevnt her fungerte. Kontrollstavene ble satt inn, og spaltingen av uran har nok stoppet fullstendig. Det er imidlertid ikke alt som foregår i en atomreaktor. Jeg nevnte at uran som spaltes blir til to lettere atomkjerner. Akkurat hvilke atomkjerner man ender opp med er litt tilfeldig, men over tid bygger det seg opp en herlig blanding av en rekke forskjellige radioaktive grunnstoffer med kort halveringstid. Kort halveringstid betyr at de brytes ned raskt, som igjen betyr at de produserer mye energi. Dette er ikke en kjedereaksjon, og det har ingenting med spaltingen av uran å gjøre, utenom at en brukt brenselsstav vil fortsette å avgi en hel del energi en stund etter at reaktoren er stoppet. Og det som er problemet i Japan akkurat nå er at det er nøyaktig ingenting man kan gjøre for å hindre brenselsstavene i å avgi denne energien. Det eneste man kan gjøre er å kjøle dem med vann til de stopper av seg selv, noe som fort kan ta noen hundre dager.

Hvis man ikke greier å holde brenselsstavene kalde kan de i verste fall smelte, og renne ned i bunnen av reaktoren. Det vil i såfall være veldig lite gunstig, for da har man plutselig mye uran samlet på ett sted, og det betyr at kjedereaksjonen kan starte opp igjen, og i såfall kan man få det berømte kinasyndromet, skjønt fra Japan sitt synspunkt er det vel mer et Uruguaysyndrom.

La meg til slutt bare kommentere de siste dagers utspill fra Angela Merkel om å tone ned kjernekraftvirksomheten i Tyskland. Det slår meg at det virker en liten smule populistisk, og jeg tror det er på sin plass å minne om et visdomsord fra Trond, nemlig at hvis du lærer av dine handlinger har du ikke tenkt godt nok gjennom dem på forhånd. Det vi ser i Japan er et clusterfuck av dimensjoner, og det har nok noe med saken å gjøre at de har bygget atomkraftverket sitt midt mellom en vulkan og en tidsinnstilt tsunamingenerator. Så jeg sier ikke at Tyskland bør bygge mer atomkraft, men jeg vil si at hvis det kom som en overraskelse at tsunami og jordskjelv på en gang ikke er så bra for et atomkraftverk som ligger i fjæresteinene, så har de ikke tenkt nøye nok gjennom hva de driver med.

-Tor Nordam

Comments

Christian,  15.03.11 23:48

"Hvis du lærer av dine handlinger har du ikke tenkt godt nok gjennom dem på forhånd." rett og slett genialt.
Camilla,  16.03.11 00:10

Jeg lurer på hvorfor Japan valgte å plassere ting der de gjorde. Har det noen hensikt å plassere atomkraftverk ved vann?
Tor,  16.03.11 00:12

Man trenger tilgang til kjølevann. Dette vannet blir ikke forurenset av radioaktivitet, så man kan gjerne bruke havet eller en elv eller noe slikt. Men jeg tror likevel det ville vært verdt pengene å legge kraftverket på en liten bakketopp, og så pumpe vannet de ekstra metrene.

Tsunami er tross alt et Japansk ord &c., &c..
Og de har jo mange smarte folk.
Hanna Maja,  16.03.11 13:55

Dette viser hvor hvor mye som må klaffe for at en såkalt atomkrise (for å si det med VG-termer) skal skje: Kraftverket må ligge i et land som er utsatt for jordskjelv, det må ligge i rekkevidden av en tsunamibølge OG et jordskjelv på nesten 9 med påfølgende tsunami må starte borti høgget. Hvis man bygger et moderne kraftverk i et stabilt land som Norge tilsier dette at det er veldig trygt.

Jørgen,  16.03.11 22:20

Ting som dette er grunnen til at du fortsatt står oppført som «Tor the Man» på min telefon, Tor. Og Trond er zen.

B,  17.03.11 10:58

Ironisk nok er det visst ikke tilgangen til kjølevann som ser ut til å være problemet, men tilgangen til energi. Fordi de greide å kjøle ned reaktorene så lenge det var diesel i aggregatet og batteri.
Å ikke ha tilgang til energi ved siden av en løpsk atomreaktor må være som å mangle sand i sahara i en sandstorm.

Hanna Maja:
Det er vel ikke det at atomkraftverk i seg selv er så farlig, men så kommer politikk, fortjeneste og grådighet. De tre siste er vel like farlig i alle land. Men så lenge alt går strålende (pun intended) så trenger man ikke bekymre seg.
Poenget med bekymringer ovenfor atomkraft er at det er få andre teknologier som gjør områder ubeboelige i mange generasjoner.
Camilla,  17.03.11 18:01

Såh, lønner det seg egentlig å søke på ting i spørsmålsformulering i Google? Jeg kan ikke unngå å legge merke til at en del av treffene på denne artikkelen har spørsmålsform. Er det noe jeg ikke har fått med meg? Jeg søker alltid etter sentrale ord jeg forventer å finne i det jeg leter etter.
Tor,  17.03.11 18:44

Ofte er det jo slik at artikler som forklarer en ting inneholder en eller annen spørsmålsformulering, slik som overskriften til denne artikkelen. Og google indekserer jo ikke bare etter innholdet på en side, men også innholdet på sider som linker til en side. Så det kan nok funke. Men jeg tror generelt din metode er bedre, forutsatt at forventningene dine til hvilke ord du vil finne er riktige. Av og til kan jo det være vanskelig å si noe om.