Grafiidipulbri kiirguskahjustused mõjutavad otsustavalt reaktori tehnilist ja majanduslikku jõudlust, eriti kõrge temperatuuriga gaasijahutusega veeriskihiga reaktorit. Neutronite modereerimise mehhanismiks on neutronite ja modereeriva materjali aatomite elastne hajumine ning nende poolt kantav energia kandub modereeriva materjali aatomitele. Grafiidipulber on ka paljulubav kandidaat plasmaorienteeritud materjalide jaoks tuumasünteesireaktorites. Järgmised Fu Ruite toimetajad tutvustavad grafiidipulbri rakendusi tuumakatsetustes:
Neutronvoogu suurenedes grafiidipulber esmalt kahaneb ja pärast väikese väärtuse saavutamist kahanemine väheneb, naaseb algsele suurusele ja seejärel paisub kiiresti. Lõhustumisel vabanevate neutronite tõhusaks ärakasutamiseks tuleks neid aeglustada. Grafiidipulbri termilised omadused saadakse kiirituskatse abil ja kiirituskatse tingimused peaksid olema samad, mis reaktori tegelikud töötingimused. Teine meede neutronite kasutamise parandamiseks on peegeldavate materjalide kasutamine, et peegeldada tuumalõhustumisreaktsioonitsoonist-südamikust lekkivaid neutroneid tagasi. Neutronite peegeldumise mehhanismiks on ka neutronite ja peegeldavate materjalide aatomite elastne hajumine. Lisandite tekitatud kadude lubatud tasemeni kontrollimiseks peaks reaktoris kasutatav grafiidipulber olema tuumapuhas.
Tuuma grafiidipulber on grafiidipulbri materjalide haru, mis töötati välja vastuseks tuumalõhustumisreaktorite ehitamise vajadustele 1940. aastate alguses. Seda kasutatakse moderaatorina, peegeldus- ja konstruktsioonimaterjalina tootmisreaktorites, gaasjahutusega reaktorites ja kõrgtemperatuursetel gaasjahutusega reaktorites. Neutronite reageerimise tõenäosust tuumaga nimetatakse ristlõikeks ja U-235 termilise neutroni (keskmine energia 0,025 eV) lõhustumisristlõige on kaks astet kõrgem kui lõhustumisneutroni (keskmine energia 2 eV) lõhustumisristlõige. Grafiidipulbri elastsusmoodul, tugevus ja lineaarpaisumistegur suurenevad neutronite voo suurenemisega, saavutavad suure väärtuse ja seejärel vähenevad kiiresti. 1940. aastate alguses oli saadaval ainult taskukohase hinnaga ja sellele puhtusastmele lähedane grafiidipulber, mistõttu iga reaktor ja järgnevad tootmisreaktorid kasutasid moderaatorina grafiidipulbrit, mis juhatas sisse tuumaajastu.
Isotroopse grafiidipulbri valmistamise võti seisneb hea isotroopiaga koksiosakeste kasutamises: isotroopne koks või anisotroopsest koksist valmistatud makroisotroopne sekundaarkoks ning praegu kasutatakse üldiselt sekundaarkoksi tehnoloogiat. Kiirguskahjustuse suurus sõltub grafiidipulbri toorainest, tootmisprotsessist, kiirete neutronite voost ja voo kiirusest, kiiritustemperatuurist ja muudest teguritest. Tuumagrafiidipulbri booriekvivalent peaks olema umbes 10~6.
Postituse aeg: 18. mai 2022