Grafit vs svetslåga del 1
När man talar om tjernobylolyckan så hör man ofta att en stor del av spridningen av radionuklider från reaktorn var på grund av en stor grafiteld. Det är mer eller mindre allmän accepterat och inte på något sätt ifrågasatt. Men nyligen så ramlade jag in på General Atomics hemsida där de beskriver sin generation 4 hög temperatur reaktor. På en av sidorna diskuteras grafit och dess egenskaper.
http://gt-mhr.ga.com/graphites_all.html
Ska citera ett två stycken från sidan.
It is often incorrectly assumed that the combustion behavior of graphite is similar to that of charcoal and coal. Numerous tests and calculations have shown that it is virtually impossible to burn high-purity, nuclear-grade graphites. Graphite has been heated to Òwhite-hotÓ temperatures (~1650°C) without incurring ignition or self-sustained combustion. After removing the heat source, the graphite cooled to room temperature with a total mass loss of only a few percent.
The oxidation resistance and heat capacity of graphite serves to mitigate, not exacerbate, the radiological consequences of a hypothetical severe accident that allowed air into the reactor vessel. Similar conclusions were reached after detailed assessments of the Windscale and Chernobyl events; graphite played little or no role in the progression or consequences of the accidents. The Òred glowÓ observed during the Chernobyl accident was the expected color of luminescence for graphite at 700°C and not a large-scale graphite fire, as some have incorrectly assumed.
Dessa påståenden går rakt emot allt jag någonsin hört om Tjernobyl och det går även emot den accepterade åsiken bland olika ingejörer som pysslar med kärnteknik. Tyvär har inte general atomics svarat på ett mail jag skickade där jag vänligen bad om referenser för att styrka det de skriver på sin sida.
Iallafall så gjorde jag och en vän idag ett litet experiment. En kemiingenjör vi känner på universitetet ordnade fram lite reaktorkvalites grafit och sen tog vi helt enkelt och eldade på fanskapet med en svetslåga för att se om den kan antända i vanligt luft. Resultatet kan man se i klippet nedan :)
Det verkar i princip vara omöjligt att antända grafit i luft. Grafitbiten hade nog en temperatur på runt 1500 grader utan minsta antydan till att börja brinna. En liten liten kant på biten oxiderade bort men det är allt.
Nu är det ju inte slutet på historien. Grafit kan vid hög värme reagerar med vatten genom reaktionen
C+2H20 ->CO2+2H2
Så nu måste vi försöka komma på något säkert sätt att hetta upp grafit till runt 1500 grader och sen utsätta det för superhet ånga och se va som händer. Har hittat denna artikel som beskriver en studie över hur glödhet grafit reagerar när det utsätts för vattenånga vid olika temperaturer.
Evaluation of graphite/steam interactions for ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)
Men är fan så mycket roligare att göra det på egen hand!
En sak är då säkert, grafit i gaskylda reaktorer är idiotsäkert. Det finns inget tänkbart sätt som grafiten kan antändas i tex en pebble bed eller annan gaskyld högtemperatur reaktor. De reaktorerna är helt slutna och fyllda med helium, men även om det hade blivit en läcka så att luft kommer in så kommer grafiten bara glöda och inte ta eld.
*LOL*
Det är trevligt med fomk som är nördiga nog att kolla själva :)
fortsätt med det goda arbetet.
/C
Mycket intressant experiment och det ställer en hel del föreställningar på huvudet.
Men(!)...
Efter att ha rotat runt lite så är sanningen inte lika enkel. Pebbels i en PBMR består inte ebart av den här typen av grafit.
http://en.wikipedia.org/wiki/Pebble_bed_reactor#Containment
Inuti skalet består pebbles av porös grafit. Blir man inte då beroende av att pebbels aldrig skall spricka?
/Micke
Det är bra att vara nörd :) Sen är det alltid kul att försöka tända eld på saker och ting hehe.
Michael, det var en intressant fundering. Jag tror nog dock att man kan utesluta en stor eld eftersom det är så osannolikt att flera bränslepartiklar ska gå sönder.
Bränslet i pebble beds består av bränslekulor, bränslekulorna består av ett skal av grafit som omger en massa små bränslepartiklar. Bränslepartiklarna består som du säger av flera lager där vissa av lagren är porösa för att ge utrymme för fissionsproduktsgasern.
http://en.wikipedia.org/wiki/TRISO#TRISO_fuel
Även om den stora kulan går sönder så kommer bara en massa små bränslepartiklar rasa ut. För att det ska bli en brand måste sedan en stor del av dessa små partiklar krossas för att exponera det porösa lagret för värmen. Men det är rätt svårt att mekaniskt krossa små korn(0.92mm) och eftersom de är så små kan inte några nämnvärda temperaturgradienter uppstå i dom heller.
För att det ska kunna börja brinna i det porösa materialet är det en hel sekvens att grejer som måste ske. Först så måste det ske en stor läcka av luft in i reaktorn, sen så måste de stora bränslekulorna gå sönder, sen så måste bränslepartiklarna krossas.
Jag måste iallafall ta och leta upp ifall de gjorts några experiment på hur mekaniskt tåliga pebble bed bränslepartiklar är ifall. Typ vid explosioner osv. Min mage säger mig att en explosion bara skulle sprida majoriteten av partiklarna snarare än att knäcka dom.