Η βλάβη από την ακτινοβολία της σκόνης γραφίτη έχει καθοριστική επίδραση στην τεχνική και οικονομική απόδοση του αντιδραστήρα, ειδικά του αντιδραστήρα υψηλής θερμοκρασίας με ψύκτη αερίου σε βοτσαλωτή κλίνη. Ο μηχανισμός της επιβράδυνσης των νετρονίων είναι η ελαστική σκέδαση των νετρονίων και των ατόμων του υλικού επιβράδυνσης, και η ενέργεια που μεταφέρεται από αυτά μεταφέρεται στα άτομα του υλικού επιβράδυνσης. Η σκόνη γραφίτη είναι επίσης ένας πολλά υποσχόμενος υποψήφιος για υλικά με προσανατολισμό πλάσματος για αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης. Οι ακόλουθοι επιμελητές από τον Fu Ruite παρουσιάζουν την εφαρμογή της σκόνης γραφίτη σε πυρηνικές δοκιμές:
Με την αύξηση της ροής νετρονίων, η σκόνη γραφίτη αρχικά συρρικνώνεται και, αφού φτάσει σε μια μικρή τιμή, η συρρίκνωση μειώνεται, επιστρέφει στο αρχικό μέγεθος και στη συνέχεια διαστέλλεται γρήγορα. Για να αξιοποιηθούν αποτελεσματικά τα νετρόνια που απελευθερώνονται από τη σχάση, θα πρέπει να επιβραδυνθούν. Οι θερμικές ιδιότητες της σκόνης γραφίτη επιτυγχάνονται με δοκιμή ακτινοβολίας και οι συνθήκες δοκιμής ακτινοβολίας θα πρέπει να είναι οι ίδιες με τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας του αντιδραστήρα. Ένα άλλο μέτρο για τη βελτίωση της αξιοποίησης των νετρονίων είναι η χρήση ανακλαστικών υλικών για την ανάκλαση των νετρονίων που διαρρέουν από τη ζώνη αντίδρασης πυρηνικής σχάσης-πυρήνα προς τα πίσω. Ο μηχανισμός ανάκλασης νετρονίων είναι επίσης η ελαστική σκέδαση νετρονίων και ατόμων ανακλαστικών υλικών. Προκειμένου να ελεγχθεί η απώλεια που προκαλείται από ακαθαρσίες στο επιτρεπόμενο επίπεδο, η σκόνη γραφίτη που χρησιμοποιείται στον αντιδραστήρα θα πρέπει να είναι πυρηνικά καθαρή.
Η σκόνη πυρηνικού γραφίτη είναι ένας κλάδος των υλικών σκόνης γραφίτη που αναπτύχθηκε για να ανταποκριθεί στις ανάγκες κατασκευής πυρηνικών αντιδραστήρων σχάσης στις αρχές της δεκαετίας του 1940. Χρησιμοποιείται ως επιβραδυντικό, ανακλαστικό και δομικό υλικό σε αντιδραστήρες παραγωγής, αερόψυκτους αντιδραστήρες και αερόψυκτους αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας. Η πιθανότητα αντίδρασης του νετρονίου με τον πυρήνα ονομάζεται διατομή και η διατομή σχάσης θερμικού νετρονίου (μέση ενέργεια 0,025eV) του U-235 είναι δύο βαθμούς υψηλότερη από τη διατομή σχάσης νετρονίου σχάσης (μέση ενέργεια 2eV). Το μέτρο ελαστικότητας, η αντοχή και ο συντελεστής γραμμικής διαστολής της σκόνης γραφίτη αυξάνονται με την αύξηση της ροής νετρονίων, φτάνουν σε μεγάλη τιμή και στη συνέχεια μειώνονται ραγδαία. Στις αρχές της δεκαετίας του 1940, μόνο η σκόνη γραφίτη ήταν διαθέσιμη σε προσιτή τιμή κοντά σε αυτήν την καθαρότητα, γι' αυτό και κάθε αντιδραστήρας και οι επόμενοι αντιδραστήρες παραγωγής χρησιμοποιούσαν σκόνη γραφίτη ως υλικό επιβράδυνσης, εγκαινιάζοντας την πυρηνική εποχή.
Το κλειδί για την παρασκευή ισοτροπικής σκόνης γραφίτη είναι η χρήση σωματιδίων οπτάνθρακα με καλή ισοτροπία: ισότροπος οπτάνθρακας ή μακρο-ισότροπος δευτερογενής οπτάνθρακας που παράγεται από ανισότροπο οπτάνθρακα, και η τεχνολογία δευτερογενούς οπτάνθρακα χρησιμοποιείται γενικά σήμερα. Το μέγεθος της ζημιάς από την ακτινοβολία σχετίζεται με τις πρώτες ύλες της σκόνης γραφίτη, τη διαδικασία παραγωγής, την ταχεία ροή νετρονίων και τον ρυθμό ροής, τη θερμοκρασία ακτινοβολίας και άλλους παράγοντες. Το ισοδύναμο βορίου της σκόνης πυρηνικού γραφίτη πρέπει να είναι περίπου 10~6.
Ώρα δημοσίευσης: 18 Μαΐου 2022