Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 20.12.1946, Page 7

TÍMARIT V.P.I. 1946
37
ar séð, að líklegustu efnin voru þungt vatn eða kol-
efni. En miklar rannsóknir þurfti að gera til þess að
fá nánari þekkingu á verkunum þessara efna. Kom
i ljós, að bæði þessi efni er hægt að nota og fá fram
keðjuverkanir. Af tæknilegum ástæðum var valið að
hafa kolefni (grafít) í hinum stóru verksmiðjum í
Hahnford, en þar fer nú fram aðalframleiðslan á
plútóníum.
Framleiðslan fer fram í geysiháum turnum. Hafa
verið byggðir þrír slíkir turnar, og eru margar míl-
ur á milli þeirra með tilliti til geislaverkana.
Turnar þessir eru úr mjög hreinum grafít, en í
gegnum þá eru mörg lárétt göt með hæfilegu milli-
bili og með hæfilegu þvermáli. I göt þessi eru látnar
stengur úr úraníum, sem verður að vera nær því
fullkomlega hreint. Kjarnabreytingunum mun fyrst
vera komið af stað með því, að geislamögnuð efni eru
látin verka á bór eða beryllíum einhvers staðar í
turninum. Neutrónur þær, sem við þetta myndast
verða að fara í gegnum hæfilega þykkt lag af kolefni
áður en þær lenda á úraníumstöng, en þar koma þær
bæði af stað ummyndun U238 í U239 og kjarna-
sprengingum á U235. Síðar, er plútóníum fer að
myndast, sprengja þær einnig kjarna þess.
Breytingin í turnum þessum er þessi í aðalatriðum:
92U238 + „n1 92U23Ð + gammageislar.
02U230---------» 93Np239 + ^-1e°.
23 mín.
83Np230 -------> 9.1Pu230 + ^1e° + gammageislar.
2,3 dagar
Fyrsta skilyrðið til þess að breytingar geti farið
fram í turnum þessum er, eins og sagt var, að neu-
trónur framleiðist eins fljótt og þær eyðast. Er þess
vegna nauðsynlegt að efnin séu mjög hrein, því ýms
efni taka til sín neutrónur. Einnig er viss minim-
umsstærð á turnunum, því ef yfirborðið verður of
stórt í hlutfalli við rúmmálið, tapast hlutfallslega of
margar neutrónur gegnum yfirborðið. í turnunum
myndast tvö ný efni, neptúníum og plútóníum.
Ennfremur ísótópan U239. Þessi ísótópa er mjög
geislamögnuð. Helmingatími hennar er 23 mín. Np er
einnig geislamagnað, og er helmingatíminn 2,3 dagar.
En við kjarnasprengingarnar, sem einnig eiga sér
stað, og sem viðhalda neutrónukoncentrationinni,
myndast ýmsar geislamagnaðar ísótópur af þekktum
efnum. Sumar þessar ísótópur hafa mjög langan
helmingatíma.
Af þessu er það augljóst, að alllangur tími líður
áður en jafnvægi kemst á, þ. e. að jafnmikið eyðist
af hverju geyslamögnuðu efni eins og myndast af því.
I turnunum eru hafðar rifur, og er skotið inn í
þær þynnum úr efnum, sem hefta dreifingu neutrón-
anna, og er þannig hægt að stjórna kjarnabreyting-
unum í turnunum.
Orkuframleiðsla.
Við kjarnabreytingarnar og aðrar breytingar í
turnum þessum kemur fram mikil orka. Orka þessi
er að magni til 500 til 1500 kw, ef framleitt er eitt
gram af Pu á sólarhring. Er því augljóst, að fljótlega
myndi kvikna í turnunum, ef ekki væru gerðar sér-
stakar ráðstafanir til þess að flytja orku þessa í
burtu jafnharðan. Hefur þetta verið gert með kæli-
vatni. Rennur vatn þetta um úraníumstengurnar inni
í turnunum. Er svo að sjá af skýrslunni, að eitt mesta
vandamálið í þessu sambandi hafi verið að klæða
úraníumstengurnar með efni, sem hindraði það, að
vatnið snerti úraníumið, en leiddi varma nógu vel
og hindraði ekki að ráði hreyfingar neutrónanna.
Vatnið mátti ekki snerta úraníumstengurnar af korr-
osionástæðum.
Rekstur turnanna.
Rekstur turnanna er sagður mjög einfaldur, eftir
að allt er komið af s’tað. Aðallega þarf að fylgjast
með því, að orkuframleiðslan sé jöfn, þ. e. að jafn-
mikið framleiðist og eyðist af neutrónum, en það er
eins og áður er sagt gert með sérstökum málmþynn-
um. Stjórn á þessu er auðveld, vegna þess hve turn-
arnir eru seinir að komast í jafnvægi (eða fara úr
því) af ástæðum þeim, sem áður voru greindar. Því
lengur sem úraníumstöng er í turninum, því meira
verður innihald hennar af Pu. Liggur því nærri að
ætla, að heppilegt sé, að láta stöngina vera þar sem
lengst. Þessu mun þó ekki vera þannig varið, því sam-
tímis myndast fjöldi annarra geislamagnaðra efna,
og sum þeirra eru mjög lengi að taka breytingum.
Þegar svo á að fara að aðgreina Pu frá hinum efn-
unum með kemískum aðferðum, er að sjálfsögðu
óheppilegt, að efnin séu að breytast meðan á að-
greiningunni stendur.
Eftir að stengurnar hafa verið teknar úr turn-
unum, er beðið með að aðgreina Pu úr þeim, þar til
hinar helztu breytingar hafa farið fram, en hafi
stöngin verið lengi í turninum í einu, getur þetta tek-
ið marga mánuði eða jafnvel ár. Þyrfti því að hafa
mjög mikið af úraníum í vinnslu í einu. Raunverulega
hefur verið valinn einhver heppilegur meðalvegur.
Þegar Pu koncentratíonin hefur náð vissu magni eru
stengurnar teknar úr turnunum, þær geymdar og Pu
síðan greint frá með kemiskum aðferðum (virðist
vera oýdatíón og felling). Pu er málmur með eigin-
leika svipaða og úraníum. Má síðan setja hið óum-
myndaða úraníum aftur í turninn.
Mælitæki og varúðarráðstafanir.
Vegna hinna miklu geislaverkana og miklu kon-
centrationar af neutrónum í turnunum og umhverfis
þá, hefur þurft að hafa um hönd miklar varúðarráð-
stafanir. Eru þykkir steypuveggir umhverfis turnana