Oštećenje grafitnog praha zračenjem ima odlučujući utjecaj na tehničke i ekonomske performanse reaktora, posebno plinom hlađenog visokotemperaturnog reaktora s slojem šljunka. Mehanizam moderiranja neutrona je elastično raspršenje neutrona i atoma moderirajućeg materijala, a energija koju 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 ispitivanjima:
S povećanjem neutronskog fluksa, grafitni prah se prvo skuplja, a nakon što dostigne malu vrijednost, skupljanje se smanjuje, vraća se na izvornu veličinu, a zatim se brzo širi. Kako bi se učinkovito iskoristili neutroni oslobođeni fisijom, potrebno ih je usporiti. Toplinska svojstva grafitnog praha dobivaju se ispitivanjem ozračivanja, a uvjeti ispitivanja ozračivanja trebaju biti isti kao i stvarni radni uvjeti reaktora. Druga mjera za poboljšanje iskorištenja neutrona je korištenje reflektirajućih materijala za odbijanje neutrona koji cure iz zone reakcije nuklearne fisije - jezgre natrag. Mehanizam odbijanja neutrona je također elastično raspršenje neutrona i atoma reflektirajućih materijala. Kako bi se gubici uzrokovani nečistoćama kontrolirali na dopuštenu razinu, grafitni prah koji se koristi u reaktoru trebao bi 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. Vjerojatnost da neutron reagira s jezgrom naziva se presjek, a fisijski presjek toplinskog neutrona (prosječna energija 0,025 eV) U-235 je dva stupnja veći od fisijskog presjeka fisijskog neutrona (prosječna energija 2 eV). Modul elastičnosti, čvrstoća i koeficijent linearnog širenja grafitnog praha povećavaju se s povećanjem neutronskog fluksa, dosežu 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 sljedeći proizvodni reaktori koristio grafitni prah kao moderatorski materijal, što je uvelo nuklearno doba.
Ključ za izradu izotropnog grafitnog praha je korištenje čestica koksa s dobrom izotropijom: izotropni koks ili makroizotropni sekundarni koks napravljen od anizotropnog koksa, a tehnologija sekundarnog koksa se općenito koristi u ovom trenutku. Veličina oštećenja od zračenja povezana je sa sirovinama grafitnog praha, proizvodnim procesom, fluksom brzih neutrona i brzinom fluksa, temperaturom ozračivanja i drugim čimbenicima. Ekvivalent bora u nuklearnom grafitnom prahu treba biti oko 10~6.
Vrijeme objave: 18. svibnja 2022.