Վերջին տեղեկություններ՝ գրաֆիտի փոշու կիրառումը միջուկային փորձարկումներում

Գրաֆիտի փոշու ճառագայթային վնասը վճռորոշ ազդեցություն ունի ռեակտորի տեխնիկական և տնտեսական կատարողականության վրա, մասնավորապես՝ խճաքարային շերտով բարձր ջերմաստիճանի գազով սառեցվող ռեակտորի: Նեյտրոնների մոդերացիայի մեխանիզմը նեյտրոնների և մոդերացնող նյութի ատոմների առաձգական ցրումն է, և դրանց կողմից փոխանցվող էներգիան փոխանցվում է մոդերացնող նյութի ատոմներին: Գրաֆիտի փոշին նաև խոստումնալից թեկնածու է միջուկային միաձուլման ռեակտորների համար պլազմային կողմնորոշված նյութերի համար: Ֆու Ռուիտեի հետևյալ խմբագիրները ներկայացնում են գրաֆիտի փոշու կիրառումը միջուկային փորձարկումներում.

Նեյտրոնային հոսքի մեծացման հետ մեկտեղ գրաֆիտի փոշին սկզբում կծկվում է, իսկ փոքր արժեքի հասնելուց հետո կծկումը նվազում է, վերադառնում է սկզբնական չափին, ապա արագորեն ընդարձակվում։ Ճեղքման արդյունքում անջատված նեյտրոնները արդյունավետորեն օգտագործելու համար դրանք պետք է դանդաղեցվեն։ Գրաֆիտի փոշու ջերմային հատկությունները ստացվում են ճառագայթման փորձարկման միջոցով, և ճառագայթման փորձարկման պայմանները պետք է լինեն նույնը, ինչ ռեակտորի իրական աշխատանքային պայմանները։ Նեյտրոնների օգտագործումը բարելավելու մեկ այլ միջոցառում է անդրադարձնող նյութերի օգտագործումը՝ միջուկային ճեղքման ռեակցիայի գոտի-միջուկից արտահոսող նեյտրոնները հետադարձ արտացոլելու համար։ Նեյտրոնների անդրադարձման մեխանիզմը նաև անդրադարձնող նյութերի նեյտրոնների և ատոմների առաձգական ցրումն է։ Խառնուրդներից առաջացած կորուստը թույլատրելի մակարդակին վերահսկելու համար ռեակտորում օգտագործվող գրաֆիտի փոշին պետք է լինի միջուկային մաքուր։

Միջուկային գրաֆիտի փոշին գրաֆիտային փոշու նյութերի ճյուղ է, որը մշակվել է 1940-ականների սկզբին միջուկային ճեղքման ռեակտորների կառուցման կարիքների համար: Այն օգտագործվում է որպես մոդերատոր, անդրադարձնող և կառուցվածքային նյութեր արտադրական ռեակտորներում, գազով սառեցվող ռեակտորներում և բարձր ջերմաստիճանի գազով սառեցվող ռեակտորներում: Նեյտրոնի միջուկի հետ ռեակցիայի հավանականությունը կոչվում է լայնական հատույթ, իսկ U-235-ի ջերմային նեյտրոնային (միջին էներգիա՝ 0.025 էՎ) ճեղքման լայնական հատույթը երկու աստիճանով ավելի բարձր է, քան ճեղքման նեյտրոնային (միջին էներգիա՝ 2 էՎ) ճեղքման լայնական հատույթը: Գրաֆիտի փոշու առաձգականության մոդուլը, ամրությունը և գծային ընդարձակման գործակիցը մեծանում են նեյտրոնային հոսքի աճին զուգընթաց, հասնում են մեծ արժեքի, ապա արագորեն նվազում: 1940-ականների սկզբին միայն գրաֆիտի փոշին էր հասանելի այս մաքրությանը մոտ մատչելի գնով, այդ իսկ պատճառով յուրաքանչյուր ռեակտոր և հետագա արտադրական ռեակտորներում գրաֆիտի փոշին օգտագործվում էր որպես մոդերատոր նյութ՝ ազդարարելով միջուկային դարաշրջանը:

Իզոտրոպ գրաֆիտի փոշու պատրաստման բանալին լավ իզոտրոպություն ունեցող կոքսի մասնիկների օգտագործումն է. իզոտրոպ կոքսը կամ մակրոիզոտրոպ երկրորդային կոքսը պատրաստվում է անիզոտրոպ կոքսից, և ներկայումս ընդհանուր առմամբ օգտագործվում է երկրորդային կոքսի տեխնոլոգիան: Ճառագայթային վնասի չափը կապված է գրաֆիտի փոշու հումքի, արտադրական գործընթացի, նեյտրոնների արագ հոսքի և հոսքի արագության, ճառագայթման ջերմաստիճանի և այլ գործոնների հետ: Միջուկային գրաֆիտի փոշու բորի համարժեքը պետք է լինի մոտ 10~6: