Oštećenje grafitnog praha zračenjem ima odlučujući utjecaj na tehničke i ekonomske performanse reaktora, posebno reaktora s visokotemperaturnim plinom hlađenim slojem šljunka. Mehanizam moderiranja neutrona je elastično raspršenje neutrona i atoma moderirajućeg materijala, a energija koju oni nose prenosi se na atome moderirajućeg materijala. Grafitni prah je također obećavajući kandidat za plazma orijentirane materijale za nuklearne fuzijske reaktore. Sljedeći urednici iz Fu Ruitea predstavljaju primjenu grafitnog praha u nuklearnim testovima:
S povećanjem neutronskog fluksa, grafitni prah se prvo skuplja, a nakon dostizanja male vrijednosti, skupljanje se smanjuje, vraća na prvobitnu veličinu, a zatim se brzo širi. Da bi se efikasno iskoristili neutroni oslobođeni fisijom, potrebno ih je usporiti. Termička svojstva grafitnog praha dobijaju se testom ozračivanja, a uslovi testa ozračivanja trebaju biti isti kao i stvarni radni uslovi reaktora. Druga mjera za poboljšanje iskorištenja neutrona je korištenje reflektirajućih materijala za reflektiranje neutrona koji cure iz zone reakcije nuklearne fisije - jezgra. Mehanizam refleksije neutrona je također elastično raspršenje neutrona i atoma reflektirajućih materijala. Da bi se gubici uzrokovani nečistoćama kontrolirali na dozvoljeni nivo, grafitni prah koji se koristi u reaktoru treba biti nuklearno čist.
Nuklearni grafitni prah je grana materijala od grafitnog praha razvijena kao odgovor na potrebe izgradnje nuklearnih fisijskih reaktora početkom 1940-ih. Koristi se kao moderator, refleksijski i strukturni materijal u proizvodnim reaktorima, plinom hlađenim reaktorima i visokotemperaturnim plinom hlađenim reaktorima. Vjerovatnoća da neutron reaguje s jezgrom naziva se poprečni presjek, a poprečni presjek fisije U-235 za termalni neutron (prosječna energija od 0,025 eV) je dva stepena veći od poprečnog presjeka fisije za fisijski neutron (prosječna energija od 2 eV). Modul elastičnosti, čvrstoća i koeficijent linearnog širenja grafitnog praha povećavaju se s povećanjem neutronskog fluksa, dostižu veliku vrijednost, a zatim se brzo smanjuju. Početkom 1940-ih, samo je grafitni prah bio dostupan po pristupačnoj cijeni blizu ove čistoće, zbog čega je svaki reaktor i kasniji proizvodni reaktori koristio grafitni prah kao moderatorski materijal, što je označilo početak nuklearnog doba.
Ključ za proizvodnju izotropnog grafitnog praha je korištenje čestica koksa s dobrom izotropijom: izotropni koks ili makro-izotropni sekundarni koks napravljen od anizotropnog koksa, a tehnologija sekundarnog koksa se trenutno uglavnom koristi. Veličina oštećenja od zračenja povezana je sa sirovinama grafitnog praha, proizvodnim procesom, fluksom brzih neutrona i brzinom fluksa, temperaturom zračenja i drugim faktorima. Ekvivalent bora u nuklearnom grafitnom prahu treba biti oko 10~6.
Vrijeme objave: 18. maj 2022.