El daño por radiación del polvo de grafito tiene un efecto decisivo en el rendimiento técnico y económico del reactor, especialmente del reactor de lecho de bolas refrigerado por gas de alta temperatura. El mecanismo de moderación neutrónica consiste en la dispersión elástica de neutrones y los átomos del material moderador, y la energía que transportan se transfiere a los átomos del material moderador. El polvo de grafito también es un candidato prometedor para materiales orientados al plasma en reactores de fusión nuclear. Los siguientes editores de Fu Ruite presentan la aplicación del polvo de grafito en ensayos nucleares:
Con el aumento de la fluencia de neutrones, el polvo de grafito se contrae primero y, tras alcanzar un valor pequeño, la contracción disminuye, recupera su tamaño original y se expande rápidamente. Para aprovechar eficazmente los neutrones liberados por la fisión, es necesario ralentizarlos. Las propiedades térmicas del polvo de grafito se obtienen mediante ensayos de irradiación, cuyas condiciones deben ser las mismas que las del reactor. Otra medida para mejorar el aprovechamiento de los neutrones consiste en utilizar materiales reflectantes que reflejen los neutrones que se escapan de la zona de reacción de fisión nuclear (el núcleo). El mecanismo de reflexión de los neutrones se basa en la dispersión elástica de neutrones y átomos de los materiales reflectantes. Para controlar la pérdida causada por impurezas al nivel permitido, el polvo de grafito utilizado en el reactor debe ser de pureza nuclear.
El polvo de grafito nuclear es una rama de los materiales de polvo de grafito desarrollados en respuesta a las necesidades de construcción de reactores de fisión nuclear a principios de la década de 1940. Se utiliza como moderador, material de reflexión y estructural en reactores de producción, reactores refrigerados por gas y reactores refrigerados por gas de alta temperatura. La probabilidad de que el neutrón reaccione con el núcleo se denomina sección eficaz, y la sección eficaz de fisión del neutrón térmico (energía promedio de 0,025 eV) del U-235 es dos grados mayor que la del neutrón de fisión (energía promedio de 2 eV). El módulo elástico, la resistencia y el coeficiente de expansión lineal del polvo de grafito aumentan con el aumento de la fluencia de neutrones, alcanzan un valor elevado y luego disminuyen rápidamente. A principios de la década de 1940, solo el polvo de grafito estaba disponible a un precio asequible cercano a esta pureza, por lo que todos los reactores y los reactores de producción posteriores utilizaron polvo de grafito como material moderador, marcando el comienzo de la era nuclear.
La clave para fabricar polvo de grafito isotrópico reside en utilizar partículas de coque con buena isotropía: coque isotrópico o coque secundario macroisotrópico, elaborado a partir de coque anisotrópico. Actualmente, se utiliza generalmente la tecnología de coque secundario. La magnitud del daño por radiación depende de las materias primas del polvo de grafito, el proceso de fabricación, la fluencia de neutrones rápidos y la tasa de fluencia, la temperatura de irradiación y otros factores. El equivalente de boro del polvo de grafito nuclear debe ser de aproximadamente 10~6.
Fecha de publicación: 18 de mayo de 2022