Institutt for atomenergi VIRKSOMHETEN 1975

Institutt for atomenergi VIRKSOMHETEN 1975

Institutt for atomenergi Àrsmelding 1975 Innhold 1. Korl sammendrag over IFA's virksomhet med personell- og budsjettoversikt 3 2. Sikkerhets- og driftsteknologi 6 3. Brenselsyklus 8 4. Isotop forsyning og bestralingsservice 10 5. Prosessteknologi 11 6. Spesiell miljo- og ressursteknologi 14 7. Grunnforskning i fysikk 15 8. Generelle tekniske instituttfunksjoner 16

Institutt for Atomenergi Postboks40, 2007 Kjeller Tlf.:(02) 71 25 60 Tlx.: 16361 atom n Institutt for Atomenergi OECD Hulden Reactor Project Postboks 173, 1751 Kalden Tlf.: (031) 82 760 Tlx.: 16335 atom n Utforming og sats: Grafisk kontor, NTNF Trykk: Reclamo

1. Kort sammendrag over IFA's virksomhet med personell- og budsjettoversikt Institutt for atomenergi har som formål å drive forskning, forsoksvirksomhet og armen virksomhet med sikte på anvendelse av atomenergien. Atomenergi i denne forbindelse omfatter i tillegg til kjcrnckrafttcknologi, også isotoptcknologi, strålingskjemi og faststoff-fysikk. I de senere år har de kunnskaper som er opparbeidet, funnet en langt videre anvendelse særlig innenfor feltene prosessteknologi og spesiell miljø- og ressursteknologi. Fremdrift innen hovedområdene På energiområdet er Instituttets innsats dominert av kjernekraftaktiviteter, men arbeidet omfatter nå i økende grad også andre oppgaver knyttet til energiutredninger, alternative energiformer og energiøkonomisering. Instituttet står bl.a. for den norske deltakelsen i visse typer systemanalyser som Det internasjonale energibyrået (IEA) har satt i verk for å utvikle en strategi for forskning og utvikling på energiområdet. Hovedmengden av Instituttets utviklingsrettede kjernekraftarbeid gjennomføres ved Haldenprosjektet og er konsentrert om oppgaver knyttet til sikkerhet og drift av kjernekraft. Fra 1. januar 1976 startet en ny 3-årig samarbeidsavtale mellom Instituttet og de utenlandske deltakerne i prosjektet. Det er i alt 13 organisasjoner og firmaer fra 10 land som deltar. Instituttets sikkerhetsarbeid har også i 1975 vært konsentrert om internasjonale samarbeidsprosjekter. Gjennom IEA er det utarbeidet forslag til felles skandinavisk deltakelse i et amerikansk eksperimentalprogram for å simulere rørbrudd i en trykkvannsreaktor, Loss of Fluid Test - LOFT. Ved reaktoranlegget i Marviken i Sverige ble det i 1975 satt i gang et nytt internasjonalt eksperimentalprogram. Instituttet deltar i dette prosjektet som tar sikte på å undersøke trykksvingninger i reaktorinneslutninger ved rørbrudd. Siden 1968 har Instituttet i samarbeid med norsk industri og NTH deltatt i et nordisk prosjekt om utvikling av forspente betongtanker for kokvannsreaktorcr. I den nåværende prosjektfasen hvor også England, Frankrike og Italia deltar, har det vært lagt stor vekt på å utrede de sikkerhetsmessige sider av betongtankkonstruksjonen. Dette arbeidet beregnes avsluttet i første halvår av 1976. Instituttet har i 1975 gjennomført analyser av hypotetisk maksimale reaktoruhell i forbindelse med det fjellforlegningsprosjektet som NVE startet sommeren 1974. Analysene indikerer et vesentlig potensial for reduserte utslipp i forbindelse med ekstreme uhell når det forutsettes et spesielt trykkavlastningssystem for fjellinneslutningen sammenlignet med et tilsvarende overflateanlegg. Som del av et internordisk forskningsprosjekt for behandling av radioaktivt avfall har en rekke innstøpningsforsøk av ionebytteravfall fra reaktorer vært utført ved Instituttets anlegg på Kjeller. Disse forsøkene inngår som grunnlag for å vurdere sement- og bitumeninnstøpningsteknikker for sikring av slik avfall. For å sammenligne helsevirkninger fra alternative kraftproduksjonsformer er det innledet et samarbeid med Norsk institutt for luftforskning (NILU). Første fase i dette arbeidet er nå avsluttet, og det er utgitt en omfattende litteraturstudie over utslipp til luft ved normal drift av olje-, gassog kjernekraftverk, og over helsevirkninger fra radioaktive og kjemiske luftforurensninger. Regnemaskinprogrammer som ble utviklet for beregning av atmosfærisk spredning av radioaktive stoffer, har også vært anvendt på andre områder, som ved beregning av størrelsen av

eksplosjonsfarligc områder. Dette arbeidet ble utfort for Det norske Veritas som en del av det såkalte Noy tralgassprosjck tet. Instituttet har utviklet programsystemet FMS (Fuel Management System) for beregningsmessig optimalisering av brenselsutnyttelsen i lettvannsreaktorer. Utviklingen av de fysikalske modellene for FMS er i løpet av 1975 i det vesentligste avsluttet. Utprøvingen og den kommersielle utnyttelsen av systemet foregår i samarbeid med Scandpower A/S som i løpet av 1975 har fått en rekke oppdrag fra kraftselskaper i USA, Tyskland, Sveits, Sverige og Danmark. Ved instituttets isotoplaboratoricr ble det i 1975 håndtert ca. 10.000 ordrer på radioaktive preparater, hvorav ca. 1.000 for egne formål. Omsetningen av preparater til norske brukere har i 1975 øket med 30% i forhold til 1974. Eksporten av radioaktive preparater til de andre nordiske land har vært fortsatt i noe redusert omfang, og eksportandelen utgjorde ca. 20% av omsetningen mot ca. 28% i 1975. Gammebestrålingsanlegget på Kjeller har i 1975 vært i kontinuerlig drift med oppdragsbestrålinger for forsknings- og utviklingsformål, strålesterilisering og fremstilling av treplastprodukter. Totalt sett har det vært en omsetningsøkning på ca. 40% i denne sektor i forhold til 1974. I samarbeid med Kjemisk Institutt, Universitetet i Oslo, har Instituttets neutronfysikk-gruppe undersøkt en rekke ternære systemer av overgangsmetallenes forbindelser med arsen. Røntgen- og susceptibilitetsmålinger er blitt foretatt på Universitetet, mens neutrondiffraksjonsundersøkelser er utført på Kjeller. Et firesirkel neutrondiffraktometer til en-krystallundersokelser som er bygget med støtte av Norges Almenvitenskapelige Forskningsråd og Nasjonalkomiteen for krystallografi, er utprøvd og brukt i en strukturundersøkelse av C 4 O 4 H 2 (kvadratsyre). Instituttets engasjement i driften av A/S Megon's produksjonsanlegg for yttriumoksyd var henholdsvis begrenset i 1975, da driften stort sett var rutinemessig og kunne ivaretas av anleggets egen driftsstab. Total produksjon gjennom året var ca. 15 tonn høyrent yttriumoksyd. På området beregningsmodeller for prosessstudier har Instituttets viktigste oppgaver for norsk industri i 1975 bl.a. vært: beregning av strømningene i elektrolyseceller og hvordan forskjellige geometriske, elektriske og magnetiske forhold påvirker disse, og beregning av temperaturforløp og -fordeling ved støping og herding for å se om prosesseringstiden kan minskes (produksjonen økes) eller for å finne kritiske soner. Instituttets fysikalsk-kjemiske analyselaboratorium har i 1975 hatt en sterk økning i analyseoppdrag fra grube- og bergverksindustrien og industri tilknyttet denne. Den eksterne oppdragsvirksomhet har også omfattet metodeutvikling og standardisering av driftsanalyser i bergverks- og metallurgisk industri, anvendelsestekniske undersøkelser og utvikling av atomabsorpsjons-, røntgen- og optisk emisjonsspektrometriske analysemetoder. På området spesiell miljø- og ressursteknologi kan nevnes undersøkelser av fortynning av tankvaskevann som slippes ut i kjølevannet fra skip. Dette arbeidet er utført i samarbeid med Norges Skipsforskningsinstitutt og har hatt som mål å danne grunnlaget for en "utslippsformel" i forbindelse med etablering av internasjonale regler for utslipp av tankvaskevann fra skip i åpen sjø. Utredninger er i gang for å kartlegge i hvilken grad isotopteknikk kan bli benyttet i forbindelse med oljevirksomheten på kontinentalsokkelen i Nordsjøen. Konkrete utviklingsprosjekter er utarbeidet, og metodestudier utføres i samarbeid med to norske bedrifter. Undersøkelsene omfatter i første rekke metoder for tilstandskontroll av rørledninger på havbunnen ("liggekomfort") og lekkasjedetektering i offshore olje- og gassledninger. Instituttets informasjonsvirksomhet til myndigheter og publikum om kjernekraft har også i 1975 hatt et betydelig omfang. Siden den norske kjernekraftdebatten startet, har Instituttets ansatte bidratt med informasjon om sentrale kjernekraftspørsmål gjennom ca. 100 artikler i aviser og tidsskrifter, 70 80 foredrag, avisintervjuer og deltakelse i ca. 40 paneldebatter rundt om i landet.

Personell og budsjett Instituttet hadde pr. 1. januar 1976 481 ansatte. Av disse arbeider ca. 310 ved Instituttets anlegg på Kjeller og ca. 170 i Halden. Av instituttets vel 480 ansatte er ca. 350 personer engasjert i forsknings- eller prosjektvirksomhet. Resten er knyttet til f.cks. administrasjon, konstruksjon og verksted. Instituttets virksomhet på de forskjellige arbeidsområdene er illurtrert i følgende tabell der prosjektstaben er fordelt etter sine respektive arbeidsfelt: Arbeidsfelt Kjernekraftfeltet Isotoparbeid, grunnforskning Ikke-nuklære arbeidsfelt 1 alt Antall personer 160 70 118 348 % 46 20 34 100 Instituttets virksomhet på Kjeller og i Halden hadde i 1975 et samlet omfang på ca. 74 mill. kroner. Statsbevilgningene utgjorde vel 36 mill. kroner, mens oppdragsinntekter (inklusive tilskudd til driften av Halden-reaktoren) utgjorde vel 37 mill. kroner. Et sammendrag av regnskapet for Instituttets virksomhet i 1975 er vist i følgende tabell (alle tall i tusen kroner): Den økonomiske utviklingen for Instituttet i perioden 1970 1975 er vist i følgende diagram: 80 60 i_ An 30 S S - 1Brutto utgifter 1I m y _ Inniekter _l 111 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1iger 1 Statsbevilgni 1 Arbeidsfelt Regnskap Inntekt! Statsbevilgning Kjernekraftfeltet Isotoparbeid, grunnforskning Ikke-nuklære arbeidsfelt 37.400 15.500 20.900 22.400 6.800 8.200 15.000 8.700 12.700 1 alt 73.800 37.400 36.400 v'!

2. Sikkerhets- og driftsteknologi Internasjonalt samarbeid om reaktorsikkerhet Instituttets sikkerhetsarbeid har i 1975 vært konsentrert om internasjonale samarbeidsprosjekter. Gjennom det internasjonale energibyrået, IEA er det utarbeidet forslag til felles skandinavisk deltakelse i et amerikansk eksperilnenlalprogram for ii simulere rørbrudd i en trykkvannsreaktor, Loss of Fluid Test LOFT, samt transientforsok i reaktorcksperimentet, Power Burst Facility PBF. LOFT-eksperimentene, som begynner i 1976, er bygget opp for å gi en direkte demonstrasjon av nødkjølesystemenes effektivitet ved rørbrudd. Det skandinaviske prosjektet NORHAV inngår her som motytelse. IF As bidrag til NORHAV omfatter et generelt en-dimensjonalt termohydraulisk program, NORA. Den hydrauliske delen av dette programmet er ferdig og gir en svært god beskrivelse av hydrauliske forløp ved både rorbrudd i tanker og trykksvingninger i reaktorinneslutninger. Ved reaktoranlcggct Marvikcn i Sverige ble det i 1975 satt i gang et nytt internasjonalt eksperimentalprogram. I FA deltar i dette prosjektet som tar sikte på å undersøke trykksvingninger i reaktorinncslutninger ved rørbrudd. Nordisk gruppe for reaktorsikkcrhet, NARS, avsluttet i første halvår 1975 sitt arbeid med å gjennomgå kommentarene fra høringsinstansene i de nordiske land vedrørende NARSs forslag til felle nordiske retningslinjer og kriterier (rekommandasjoner) på reaktorsikkerhetsområdet. I alt har NARS utarbeidet 5 rekommandasjoner. Rekommandasjonene skal offentliggjøres i nordisk dokumentarserie og blir av NARS oversendt myndighetene i de nordiske land til videre forføyning. Studier av reaktortanker i forspent betong Instituttet har i samarbeid med norsk industri og NTH deltatt i et nordisk prosjekt om utvikling av forspente betongtanker for kokvannsreaktorer. Første fase i arbeidet, som tok til i Sverige i januar 1968, var konstruksjon, bygging og utprøving av modelltank i størrelse 1:3 av en rcaktortank for en 800 MWe BWR. I prosjektets nåværende fase hvor også Frankrike, England og Italia deltar, har det vært lagt stor vekt på å utrede de sikkerhetsmessige sider av betongtankkonstruksjonen. Arbeidet tok til i 1973 og beregnes avsluttet i første halvår 1976. En ny modelltank ble bygget og utprøvet i Studsvik, og en rekke andre arbeidsoppgaver er utført i Frankrike, Danmark og i Norge. Ved NTH ble det bygget og utprøvet to mindre modelltanker, og norske ingeniører arbeider med prosjektstaben i Sverige. Fra norsk side deltar også NVE, samt seks bygningskonsulenter og entreprenører. Arbeidsrapporter er under utarbeidelse. Radiologisk miljøvern Instituttet har lagt stor vekt på å skaffe fram beregningsprogrammer som muliggjør en analyse av sannsynligheter for og konsekvenser av store reaktoruhell ved eventuelle norske kjernekraftverk. For å sammenligne helsevirkninger fra alternative kraftproduksjonsformer er det innledet et samarbeid med Norsk institutt for luftforskning (NILU). Første fase i dette arbeidet er nå avsluttet, og det er utgitt en omfattende litteraturstudie over utslipp til luft ved normal drift av olje-, gass- og kjernekraftverk, og over helsevirkninger fra radioaktive og kjemiske luftforurensninger. Kunnskaper om sammensetningen av utslipp fra olje- og gasskraftverk er langtfra tilfredsstillende, og er langt mindre omfattende

enn tilfellet er når det gjelder utslipp fra kjernekraftverk. Kunnskaper om helsevirkninger fra kjemiske luftforurensninger er også svært mangelfulle. I denne forbindelse har det vært lagt særlig vekt på de akutte virkninger, som luftveislidelser av forskjellig art. De kreftfremkallende virkninger av kjemiske luftforurensninger er lite studert. Genetiske virkninger av kjemiske luftforurensninger synes ikke å ha blitt vurdert overhodet, selv om flere av de aktuelle stoffene antas å kunne gi genetiske skader. Ved vurdering av helsevirkningene fra utslipp fra oljeog gasskraftverk blir både cancerogene og mutagene virkninger oversett. I forbindelse med utslipp ved normal drift av kjernekraftverk blir kreftfremkallende og genetiske virkninger beregnet ut i fra internasjonalt anbefalte regler. Regnemaskinprogrammer som ble utviklet for beregning av atmosfærisk spredning av radioaktive stoffer, har også vært anvendt på andre områder, som ved beregning av størrelsen av eksplosionsfarlige områder. Dette arbeidet ble utført for Det norske Veritas som en del av det såkalte Noytralgassprosjektet. Instituttet har sammen med Norsk institutt for vannforskning startet et forskningsprosjekt med radioøkologiske undersøkelser i marint miljø for å vurdere virkninger av utslipp av radioaktive stoffer til vann. Instituttets prosjekt i radioøkologi omfatter også langtidsstudier av langlivede radionuklider i miljøet. Undersøkelser av aktinider i et ferskvannsmiljø pågår; dette omfatter måling i vann, sedimenter og biota. potensialet ved utnyttelse av fjell som inneslutning og barriere mot radioaktive utslipp. Analyseresultatene indikerer et vesentlig potensial for reduserte utslipp i forbindelse med ekstreme uhell når det forutsetter et spesielt trykkavlastningssystem for fjellinneslutningen. Uten et slikt trykkavlastningssystem synes konsekvensene for omgivelsene å kunne bli av samme størrelsesorden som for et tilsvarende overflateanlegg. Behandling av radioaktivt, avfall Forsøksvirksomheten er videreført som del av et internordisk forskningsprosjekt som omfatter hele avfallssyklusen fra innsamling og kartlegging av produsert avfall over behandling, inneslutning og transport, til vurdering av alternative lagringsprinsipper. I denne forbindelse har svenske og finske forskere deltatt i innstøpningsforsøkene på Kjeller. Disse er utført for å vurdere sementog bitumeninnstøpningsteknikker for sikring av ionebytteravfall fra reaktorer. Det legges vekt på å oppnå en jevn produktkvalitet som møter alle krav til sikker transport og lagring. I forbindelse med utslipp av tritium og krypton-85 fra en øket utbygging av kjernekraft er det, basert på litteraturstudier, utarbeidet rapporter som gir en oversikt over de globale forurensnings aspekter. Fjellforlegning av kjernekraftverk Instituttet har i 1975 gjennomført analyser av hypotetisk maksimale uhell i forbindelse med det fjellforlegningsprosjektet som NVE startet sommeren 1974. Analysene har omfattet en sikkerhetsmessig sammenligning av et undergrunnsforlagt anlegg og et tilsvarende standard overflateanlegg, og en klarlegging av sikkerhets-

J 3. Brenselsyklus Beregningssystem for brenselsyklus Ved driften av en kraftreaktor kan det årlig oppnås millionbesparelser ved riktig fysikalsk dimensjonering av selve brcnselselcmentene og ved optimal driftsstrategi for hele reaktorkjerncn. Instituttet har utviklet programsystemet FMS (Fuel Management System) for beregningsmessig optimalisering av brensclsutnyttelsen i lettvanns reaktorer. Systemet består av en rekke programenheter som funksjonelt og datateknisk er sterkt integrert. Utviklingen av de fysikalske modellene for FMS er i løpet av 1975 i det vesentlige avsluttet. Det videre utviklingsarbeid vil stort sett være begrenset til modifikasjoner som må innføres p.g.a. fremtidige konstruktive forandringer i reaktorkjernene og for å ivareta økende krav til beregningsnøyaktighet. Utprøvingen av FMS mot driftsdata fra utenlandske kraftreaktorer har fortsatt med gjennomgående tilfredsstillende resultater. Utprøvingen og den kommersielle utnyttelsen av systemet foregår i samarbeid med Scandpower A/S som i løpet av 1975 har fått en rekke oppdrag fra kraftselskaper i USA, Tyskland, Sveits, Sverige og Danmark. Studier av reaktorbrensel Studiet av mekaniske deformasjoner i reaktorbrensel og kapsling under bestråling er fortsatt en hovedaktivitet ved Haldenreaktoren. Dette arbeidet har omfattet undersøkelse av brenselsi'orletning, kapslingsforlengelse, diameterforandringer i kapslingsrøret samt relaksasjonsforløpct av kaps'.ingsdeformasjoner ved effekttransienter. Målinger av brensels- og kapslingsforlengelse har blitt utført i en hoytrykksrigg der brenslet undersøkes under de samme trykk- og temperaturforhold som i moderne trykkvannsreaktorer. Fig. 1. Diameterprofil og oval kollaps av kapslingeri i en brenselspinne utsatt for høyt ; tre overtrykk (150 atm.). Diameterprofiler av brenselspinnen blir målt langs generatriser i seks aksielle plan ved å rotere pinnen ved forskjellige effektnivåer. Figur 1 gir resultater fra slike diametermålinger. Statistisk behandling av diameterprofil-målinger på spesielle brenselspinner har også vist at vekselvirkning mellom brensel og kapsling kan være avhengig av hvor i brenselskolonnen den aktuelle briketten befinner seg, da mulighetene til å ekspandere under bestråling vil avhenge av vekselvirkningen mellom kapslingen og de andre brikettene i pinnen. Utvikling av matematiske modeller Et vesentlig arbeidsområde er utvikling av matematiske modeller for å beskrive brenselspinnens oppførsel under drift. Man har studert temperaturforløp i brenselspinner under drift og sammenlignet med målinger av brenselspinnens sentertemperatur under hurtig nedkjøring av reaktoreffekten. Det er 8

Measured fun Rod No. 2 Model calculation Delayed heit production and thermocouple time constant neglected for regulering av xenon-induserte eksielle svingninger i en svært forenklet en-dimensjonal matematisk modell av en stor trykkvannsreaktorkjerne. Resultatene har vært svært oppmuntrende. Model calculation Delayed heil- S. 5* Thermocouple time constanl-1.5s in calculations k i"0 nq temperalu'e dependent 0 5 10 15 20 25 M 35 40 lime alter lcram (si Fig. 2. Tidsvariasjon av sentertemperatur ved hurtig reaktorstopp. funnet god overensstemmelse mellom beregninger og målinger. Figur 2 viser et resultat av slike studier. Avviket mellom målte og beregnete verdier ved lave temperaturer skyldes stort sett unøyaktighet i termoelementmålingene. Regulering og overvåking av effektfordelingen i reaktorkjerner Det er et uttalt behov for systemer og metoder for regulering og overvåking av den romlige effektfordelingen i kraftreaktorkjerner. Slike systemer er nødvendige både fordi reaktorkjernenc blir større og fordi det er ønskelig å la effektproduksjonen følge f.eks. døgnvariasjonene i kraftforbruket. Den tyske reaktorleverandørcn Kraftvverk Union (KWU) har vist stor interesse for dette arbeidet og har bidratt både med informasjon og pengemidler. I 1975 har arbeidet i første rekke bestått i en videreutvikling og en utprøving av to algoritmer for regulering av effekt fordeling. Som en første utprøvning har begge algoritmene vært anvendt

4. Isotopforsyning og bestrålingsservice Isotopforsyning Instituttets isotoplaboratorier pii Kjeller er produksjons- og distribusjonssenter for radioaktive stoller i Norge. Her drives også service- og utviklingsvirksomhet innen isotop- og strålingsteknologi. Medisinske isotoper 1 1975 ble det håndtert ca 10 000 ordrer på radioaktive preparater, hvorav ca 1 000 for egne formål. Årsomsetningen var uten avgifter 5,9 millioner kroner. Omsetningen av preparater til norske brukere har i 19/5 øket med 30% i forhold til 1974. Eksporten av radioaktive preparater til de andre nordiske land har vært fortsatt i noe redusert omfang, og eksportandelen utgjorde ca 20% av omsetningen mot ca 28% i 1974. Det storste forbruk av radioaktive preparater forekommer innen nukleærmedisinen og medisinsk-biologisk forskning. Radioaktive legemidler utgjor her den største produktgruppen. En annen betydelig produktgruppe i denne sektor er provesett for in vitro bestemmelse i laboratorier av hormoner etc. i prøver fra pasienter. Settene inneholder lite radioaktivitet, og myndighetene har i noen utstrekning gitt anledning for importfirmaer til egendistribusjon. Radioaktive preparater for industri og forskning Instituttet har fremstilt og distribuert radioaktive preparater for industri og forskning. En ny anvendelse av noytronbestråling er blitt aktuell, nemlig fremstilling av inaktive "forurensninger" i et rent stoff gjennom nøytronaktivering og decay, Si 30 (n, 7 )Si 3 ' "' 6 h. P 3 ' (stabil). Dette anvendes for doping av siliciumkrystailer med inaktivt fosfor for bruk i halvlederteknikk. Del er ventet at behovet for denne type bestrålinger vil øke betraktelig i tiden fremover. Fig. 3. Dispensering av nukleærfarmasøytiske preparater. Gammabestrålinger Gammabestrålingsanlcggct på Kjeller har også i 1975 vært i kontinuerlig drift med oppdragsbestrålinger for forsknings- og utviklingsformål, strålestcrilisering og fremstilling av treplastprodukter. Styrken av Co 6 "-kilden i anlegget ble i januar 1975 øket betraktelig, og ved utgangen av året var den på 41 000 curie Co" 0. Totalt sett har det vært en omsetningsøkning på ca 40% i denne sektor i forhold til 1974. Et nytt produkt, som bor nevnes spesielt, er emballasje for melkeprodukter. Kartonger for markedsføring av kaffefløtc med lang holdbarhet er bestrålt med en dose på 1 megarad i et antall av noe over 700 000 i 1975, og det er ventet at behovet, vil øke i 1976. 10

5. Prosessteknologi Produksjon av sjeldne jordarter Instituttets engasjement i driften av A/S Megon's produksjonsanlegg for yttriumoksyd var forholdsvis begrenset i J 975, da driften stort sett var rutinemessig og kunne ivaretas av anleggets tgen driftsstab. Total produksjon gjennom året var ca 15 tonn høyrent yttriumoksyd. Det ble arbeidet en del med alternative fellingsmetoder med henblikk på å forbedre prosessøkonomien og få bedre kontroll med produktets fysikalske egenskaper. En del undersøkelser av alternative råstoffer for fremstilling av sjeldne jordarter ble også gjennomført. Arbeidet utenom SJ-sektoren omfattet metodeutvikling for væske-væske-ekstraksjon av kobber og sink, som ledd i utviklingen av en hydrometallurgisk prosess for behandling av en kompleks sulfidmalm, og utvikling av en prosess for fremstilling av aluminiumoksyd basert på norsk anorthositt. Arbeid med forbedring av sorbenser Instituttets arbeid med bråkjølingsaktivering av sorpsjonsmaterialer til bruk i vernefiltre har blitt videreført i samarbeid med Helly Hansen. Man har konsentrert seg om blant annet aktivering av Cu-Cr-Ag impregnerte Norit kull til bruk i vernefilter. Det er også utprøvet andre typer kull med s?mme impregnering såvel som uimpregnerte kull som anvendes til luftrensing og gjenvinning av solventer. Resultatene viser at forbedringen av den fysikalske sorpsjonskapasitet er vesentlig avhengig av den opprinnelige kullkvalitet. Aldring av impregnerte aktiv kull og av andre sorbenser er et fysikalsk-kjemisk fenomen som er en av generell interesse innen sorpsjon (filter) og katalysatorteknologien. Vårt arbeid i denne forbindelse har omfattet studier av Cu-Cr-Ag impregnerte aktivkull til bruk i romfiltre. Røntgen diffraksjon undersøkelser viste at impregneringen krystalliserer med den følge at rjemisorpsjonskapasiteten (til gassen klorcyan) avtar. Det er utført undersøkejser av de aldrede kull angående forandring av poretextur, overflate, porefordeling, overflatetopographie, og krystallstrukturforandringer av imprcgneringer. Man har u.idersøkt a'dring i fuktig luft og i fuktig luft tilsatt ammoniakk. Matematiske modeller prosesstyring Instituttet bearbeider et flertall oppgaver for norsk industri som går ut på å utvikle beregningsmodeller for prosess-studier. Mindre energiforbruk, høyere produksjon og færre driftsstanser er gjernt de overordnede målene. De viktigste oppgavene som Instituttet har arbeidet med av denne art i 1975 skal nevnes: Beregning av strømningene i elektrolysecel- Ier og hvordan forskjellige geometriske, elektriske og magnetiske forhold påvirker disse. Beregning av temperaturforløp og -fordeling ved støping og herding for å se om prosesseringstiden kan minskes (produksjonen økes) eller for å finne kritiske soner. Studier av de mekaniske påkjenninger som vil oppstå i støpegods og anoder som en følge av temperaturfeltene. Bruk av prosess-simulatorer for å utvikle styrings- og reguleringssystem. "On-line" estimering av prosesstilstander som er vanskelig tilgjengelige for måling, ved hjelp av modell. Man har utviklet et system for datamaskinstyring av en røntgenfluorescens analysator. Denne er nå i automatisk drift og sparer kostbare laboratorieanalyser foruten at den gir svarene uten tidsforsinkelser. 11

Fig. 4. Fra framstillingen av treplastmaterialer. Instituttet har utviklet en generell programpakke kalt MULTEC for rcguleringstekniske problemstillinger. MULTEC kan brukes for prosess-simuleringer, og for syntese og studier av multivariable reguleringssystem. Denne pakken er foruten i Norge, også solgt til en større svensk bedrift til bearbeiding av egne problemstillinger og intern opplæring. Strålingskjemiske prosesser Arbeidet med strålingsteknisk produkt- og prosessutvikling, har i denne perioden hovedsakelig vært konsentrert om produkt- og prosessutvikling av trcplastmaterialer (Fig. 4). En prøveproduksjon av treplast for skiproduksjon er gjennomført, og dette har ledet til en samarbeidsavtale med A/S Treplast om produksjon av slike materialer. Det er utført måling av en rekke av treplastcns teknisk-fysiske egenskaper. 12

A nalysevirksom het Instituttet har i 1975 hatt en sterk økning i analyseoppdrag fra grube- og bergverksindustrien og industri tilknyttet denne. Oppdragene har omfattet analyse av geologiske prospe'.teringsprover i et antall på omkring 13.000 hvorav 6.000 er analysert på 25 elementer. I forbindelse med de geologiske prospekteringsprøvene er det blitt utfort 180.000 bestemmelser fordelt på forskjellige elementer. Den eksterne oppdragsvirksomhet har også omfattet melodeutvikling og standardisering av driftsanalyser i bergverksog metallurgisk industri, unvcndelsestekniskc undersokclser og utvikling av atomabsorpsjons-, rontgen- cg optisk emisjonsspektrometriske analysemetoder. Oppdrag fra kjemisk industri har i 1975 omfattet bestemmelser av sporelementer i råvarer, finkjemikalier og katalysatormaterialer. For bergverksindustrien er det utført et betydelig antall bestemmelser av gull og enkelte andre sporelementer i forbindelse med prospekteringsvirksomhet. For bestemmelse av stopejern og andre metallstandarders sammensetning er det utfort systematisk krysskontroll ved bruk av flere prinsipielt forskjellige kjemiske og instrumentelle analysemetoder. For NILU er det utført analyse av svovel på 6.500 luftmonitorcringsfiltre. Det er utført et utall analyser for Instituttets prosesskjemiske gruppe og A/S Megon & Co. som kontroll av råstoffer, prosessløsningcr og produkter. Det er innledet et bredt samarbeid med inncnog utenlandske institutter om opparbeidelse av geologiske standarder, analysemetoder og databehandling av analyseverdier. Det er registrert en betydelig økning i etterspørselen fra industri og offentlige institusjoner etter aktivcringsanalyser. En stor del av analysene gjelder forurensninger i luft, vann, jord og vegetasjon. Dette arbeidet har i vesentlig grad omfattet bestemmelser av tungmetaller som kvikksølv, selen, arsen, kadmium og antimon. Videre bor analyse av klorerte og bromerte hydrokarboner i vann og biologisk materiale i samarbeid med SI og industrien nevnes. Undersøkelsene av tungmetaller i humant vev har fortsatt i samarbeid med institusjoner innenfor den medisinske sektor. Et samarbeidsprosjekt med Rikshospitalet om kopper i forbindelse med leversykdommer er fullført i lopet av året. 13

6. Spesiell miljø- og ressursteknologi Undersøkelser av fortynning av tankvaskevann som slippes ut i kjølvannet fra skip, er utført i samarbeid med Norges Skipsforskningsinstitutt og har hatt som mål å danne grunnlaget for en "utslippsformel" i forbindelse med etablering av internasjonale regler for utslipp av tankvaskevann fra skip i åpen sjø. Programmet med snøtaksering fra fly basert på måling av naturlig gammastråling fra bakken omfattet vinteren 1974-1975 rutinemålinger fra fly på 13 felter i Sør-Norge, fra Surnadal i nord til Røldal Suldal i sør. Målingene inngår som en del av et storre hydrologisk måleprogram, som ledes av Norges vassdrags- og elektrisitetsvesen. Utredninger er i gang for å kartlegge i hvilken grad isotopteknikk kan bli benyttet i forbindelse med oljevirksomheten på kontinentalsokkelen i Nordsjøen. Konkrete utviklingsprosjekter er utarbeidet, og metodestudier utføres i samarbeid med to norske bedrifter. Undersøkelsene omfatter i første rekke metoder for tilstandskontroll av rørledninger på havbunnen ("liggekomfort") og lekkasjedctektering i offshore olje- og gassledninger. En resipientundersøkelse er utført for å klarlegge om kloakkvann fra et utslipp i en fjord ville forurense en fjordbukt i nærheten, som blant annet ble benyttet til rekreasjonsformål. Et stabilt sporstoff ble dosert kontinuerlig i kloakken i løpet av ti døgn, og sporstoffkonsentrasjonen i vannprøver fra bukten ble bestemt ved hjelp av aktiveringsanalyse. Undersøkelsen viste at mindre enn 1% av kloakkvannet ville trenge inn i bukten ved normale vind- og værforhold. En s Tie vannføringsmålinger er utført i kommunale og industrielle avlopsnett i forbindelse med måling av utslipp av forurensninger og planlegging av rensetiltak. Vannføringsmålinger ved hjelp av isotopteknikk har vist seg å være meget nøyaktige og kan utføres i stort omfang med enkelt utstyr. Kvikksølvinnholdet i elektrolysecellene i en kloralkalifabrikk er bestemt ved hjelp av isotopfortynningsanalyse. Undersøkelsen utføres på rutinemessig basis og inngår som en del av driftsovervåkingen med hensyn til tap av kvikksølv fra prosessanlegget. 14

7. Grunnforskning i fysikk Lagring ni' hydrogen Hydrogen er blitt foreslått som en fremtidig energibærer. Konvensjonelle metoder for lagring av hydrogen er imidlertid for kostbare og tungvinte. Kn mulighet som nå blir undersokt er a lagre den i form av hydrider. Som særlig gunstige fremtrer hydrider av typen AB S H X hvor A er en sjelden jordart og B et 3 d-metall. Vi har som en innledende undersokelse talt for oss legeringer med sammensetning LaNi x og undersokt hydrogenopptak og strukturelle forhold. Gode absorpsjonsegenskaper synes å være knyttet til den heksagonale CaCu 5 -strukturen. Strukturundersokeher ved neutrondiffraksjon I samarbeid med forskere og studenter ved Kjemisk Institutt, Universitetet i Oslo, er en rekke ternære systemer av overgangsmctallenes forbindelser med arsen bli it undersøkt. Røntgenog susccptibilitetsmålingcr er blitt foretatt på Universitetet, mens neutrondiffraksjonsundersokelser er utfort på Kjeller. Særlig oppmerksomhet er blitt viet forandringen i de magnetiske og strukturelle forholdene hos Mn As ved substitusjon av Mn med andre 3 d-metaller. El samarbeid er også innledet med University of Mining and Metallurgy, Krakow, Polen, hvor vi har mulighet til å få utfort magnetiske målinger ved høye felt og lave temperaturer på de samme provene. Et fircsirkel neutrondiffraktometer til enkrystallundersokclser er bygget med stotte av Norges Almenvitenskapelige Forskningsråd og Nasjonalkomiteen for krystallografi. Instrumentet er utprovd og brukt i en strukturundcrsokelse av C 4 O 4 H 2 (kvadratsyrc). I samarbeid med forskere fra Universitetet i Oslo er det påvist at dette stoffet har en faseovergang med todimensjonal karakter. Et arbeid pågår for å studere eventuelle gitterdynamiske forandringer ved overgangen. Fig. 5. Firesirkel neutrondiffraktometer. Flytende krystaller Neutroneksperimenter på flytende krystaller fortsetter i samarbeid med forskere fra Riso, Danmark og fra Universitetet i Oslo. Med stotte i teoretisk arbeid er parameteren for orienteringsordenen for parazoxyanisol studert som funksjon av temperaturen i det nematiske område. Arbeidet på hydrodynamiske ustabiliteter fortsetter. Resultatene ble diskutert i et kurs om "Fluktuasjoner, ustabiliteter og faseoverganger" som ble arrangert på Geilo med NATO-stotte. Fisjonsfysikk I fisjonsfysikk er tidsfordelingen for utsendelse av gammakvanter etter spontan fisjon av 2S2 Cf studert med en ny metode. Tidsområde 10"' 4 1O~ 10 sek. etter fisjon ble undersøkt og gav grunnlag for slutninger om typen av kjemeoverganger i denne prosessen. 15

8. Generelle tekniske instituttfunksjoner Kursvirksomheten ved Rcaktorskolen har i 1975 vesentlig foregått innen områdene isotopteknologi og databehandling. I tillegg har d i ært holdt kurs med tilknytning til industrielle utviklingsoppdrag ved instituttet, og et kurs med tilknytning til grunnforskning i fysikk. For personell som arbeider innen nukleærmedisin og medisinsk-biologisk forskning har det vært arrangert kurs i grunnleggende måleteknikk innen feltet isotopteknologi. Liknende kurs har vært arrangert for studenter fra Farmasøytisk Institutt ved Universitetet i Oslo, og for elever ved Fysiokjemikerskolene ved Rikshospitalet og ved Østfold Tekniske Skole. I løpet av året har det vært 134 deltagere ved denne type kurs på Reaktorskolen. I april ble et større internasjonalt kurs holdt på Geilo med økonomisk støtte fra NATO Scientific Affairs Division. Dette NATO Advanced Study Institute behandlet "Physics of Non-Equilibrium System: Fluctuations, Instabilities and Phase Transitions". Kurset hadde samlet 70 deltagere fra 14 nasjoner, også land utenom NATO var representert. "Proceedings" fra dette kurset foreligger allerede i bokform, utgitt av Plenum Pub. Corp., London. Reaktorskolen har i løpet av året arrangert 19 kurs i databehandling. Kursene behandlet både grunnleggende emner, videregående emner og spesielle emner i tilknytning til programutrustningen for RBKs dataanlegg Control Data CYBER-74. Deltakerne til kursene kom hovedsakelig fra institusjoner og bedrifter som gjør bruk av RBK-anlegget. Det har vært holdt 2 kurs for industrien i tilknytning til industrielle utviklingsoppdrag ved Institutt for Atomenergi. Deltakerne til disse kursene kom vesentlig fra prosessindustribedrifter i Norge, noen også fra andre forskningsinsti- tusjoner. Ett av kursene be.iandlet matematiske modeller for simulering av industrielle prosesser. I dette kurset behandlet man teknikker for å omsette prosesskunnskap til matematiske modeller, oversikt over numeriske løsningsmetoder og bruk av modeller ved simulering, konstruksjon av prosessopplegg og valg av driftsparametre. Øvelsene ble hentet fra elektrometallurgiske prosesser og oljcreservoir teknikk. Det andre kurset behandlet "datamaskiner i prosesstyring og datainnsamling". Dette kurset ble holdt ved Halden reaktoren. I kurset forsøkte man å omsette erfaringer fra datamaskinbaserte overvåkings- og styringssystemer på reaktoren til generell bruk i prosesstyring. Deler av reaktorens styringssystem og operatørkonsoll basert på farge TV skjermer (OPCOM-systemet) ble brukt til demonstrasjonsformål under kurset. Internt sikkerhetsarbeid De sikkerhetsmessige sider ved driften av Instituttets reaktorer og anlegg på Kjeller og i Halden overvåkes av Instituttets Sikkerhetsutvalg der arbeidet er fordelt på en rekke forskjellige undergrupper. Det har i 1975 ikke vært rapportert driftsforstyrrelser av betydning. Av spesielle saker som Sikkerhetsutvalgets undergrupper har vurdert, kan nevnes: Innsetting av nye brenselselementer i JEEP II og eksperimentalutstyr for nøytronfysikcrne og utstyr for metallurgene som har vært behandlet av reaktorsikkerhetsgruppen på Kjeller. Driften av HBWR, oppstarting av reaktoren etter vedlikeholdsperioder og vurdering av nye kjernekonfigurasjoner som har vært behandlet av reaktorsikkerhetsgruppen i Halden. 16

Strålingsovervaliing Alt personell ved IFA og de andre institusjonene på IF As omrade pa Kjeller - NILU, MRGON og SCANDPOWER - er utstyrt med persondosimeter. Dette felder også personer med midlertidige oppdrag på IFAs område. IFA personell som i sitt arbeid er utsatt for ioniserende stråling bærer i tillegg til hoveddosimcter andre spesielle dosimetrc som nøytrotuiosimeter, fingerdosimeter m.v. Slikt personell kontrolleres også rutinemessig m.h.t. eventuelle opptak av radioaktive stoffer ved helkroppsmålinger, urinanalyser og direkte måling på skjoldbruskkjertelen. IFA sender månedlige rapporter om persondosene til Statens institutt for strålehygiene (SIS). Journalene for 1975 viser at ingen persondoser har oversteget strålevernmyndighetenes grensedoser. Kontroll med utslipp av radioaktive stoffer fra Instituttets anlegg og overvåking av mulig forurensning i omgivelsene har fulgt det rutinemessige opplegget. Det har i 1975 ikke vært utslipp av radioaktive stoffer i noen mengder som kunne ha betydning i strålevernmessig sammenheng. Årsrapport om utslipp til atmosfæren og måling av radioaktivitet i omgivelsene, samt årsrapport med resultater fra målinger av radioaktivitet i Nitelva vil bli utarbeidet og oversendt Statens forurensningstilsyn, Statens Atomtilsyn, SIS og Norsk institutt for vannforskning. Ytterligere kartlegging av gamma bakgrunnsstråling ved instituttets anlegg på Kjeller og i Halden er gjennomført i 1975. Slike målingerer også blitt utført i Oslo, Akershus, Østfold og Vestfold. En samling av disse måledata vil foreligge i rapportform i løpet av 1976. Overvåking av nukleære materialer Nukleære materialer i Norge er underlagt sikkerhetskontroll av Det Internasjonale Atomenergibyrå og OECDs Atomenergibyrå. Det alt vesentlige av de nukleære materialer i Norge befinner seg ved IF As anlegg. Etter avtale med Staten er IFA pålagt å forestå den interne sikkerhetskontrollen i landet. IFA tar seg derfor av alle praktiske oppgaver vedrørende sikkerhetskontroll og gir Staten råd i sikkerhetskontrollspørsmål..»i