Kärnbränsle

Ett bränsleknippe med fyra sektioner om 41 bränslestavar

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.

Översikt

I världens två vanligaste typer av kärnkraftverk (kokvattenreaktorer och tryckvattenreaktor) består bränslet av stavar med ca 10 mm diameter av anrikat ²³⁵uran och ibland med inblandning av gadolinium . Stavarna sammansätts ofta i kvadratiska knippen till bränslepatroner om ca 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 t.ex. hexagonal eller cirkulär symmetri.

Kärnbränslet består vanligen av kutsar, ca 8 mm i diameter och 10 mm höga som staplas till 4 m långa stavar och sätts ihop till bränsleknippen. Varje kuts energiinnehåll motsvarar 700 liter olja. Bränslet består i svenska kärnkraftverk av 3,8-4,8% Uran-235 och en 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 bränsletknippet blandar man i vissa bränslefabrikat in gadolinium som sk "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.

Tillverkare

Tre stora tillverkare av kärnbränsle dominerar i världen:

• Global Nuclear Fuel
• Framatome
• Westinghouse

I Sverige

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

Se även

• MOX-bränsle
• Pebble bed-reaktor
• Kärnbränslecykeln
• Uranbrytning
• Upparbetning