Il danno da radiazioni della polvere di grafite ha un effetto decisivo sulle prestazioni tecniche ed economiche del reattore, in particolare del reattore a letto di ciottoli raffreddato a gas ad alta temperatura. Il meccanismo di moderazione dei neutroni è la diffusione elastica dei neutroni e degli atomi del materiale moderatore, e l'energia da essi trasportata viene trasferita agli atomi del materiale moderatore. La polvere di grafite è anche un candidato promettente per i materiali orientati al plasma per i reattori a fusione nucleare. I seguenti redattori di Fu Ruite presentano l'applicazione della polvere di grafite nei test nucleari:
Con l'aumento della fluenza neutronica, la polvere di grafite inizialmente si contrae e, dopo aver raggiunto un valore piccolo, il restringimento diminuisce, torna alle dimensioni originali e poi si espande rapidamente. Per utilizzare efficacemente i neutroni rilasciati dalla fissione, è necessario rallentarli. Le proprietà termiche della polvere di grafite vengono ottenute tramite test di irraggiamento, le cui condizioni devono essere le stesse delle reali condizioni di funzionamento del reattore. Un'altra misura per migliorare l'utilizzo dei neutroni è l'utilizzo di materiali riflettenti per riflettere i neutroni che fuoriescono dalla zona di reazione di fissione nucleare. Il meccanismo di riflessione dei neutroni è anche la diffusione elastica di neutroni e atomi di materiali riflettenti. Per contenere la perdita causata dalle impurità entro il livello consentito, la polvere di grafite utilizzata nel reattore deve essere nucleare pura.
La polvere di grafite nucleare è una branca dei materiali in polvere di grafite sviluppata in risposta alle esigenze di costruzione di reattori nucleari a fissione nei primi anni '40. Viene utilizzata come moderatore, materiale riflettente e materiale strutturale nei reattori di produzione, nei reattori raffreddati a gas e nei reattori raffreddati a gas ad alta temperatura. La probabilità che il neutrone reagisca con il nucleo è chiamata sezione d'urto, e la sezione d'urto di fissione dei neutroni termici (energia media di 0,025 eV) dell'U-235 è di due gradi superiore alla sezione d'urto di fissione dei neutroni da fissione (energia media di 2 eV). Il modulo elastico, la resistenza e il coefficiente di dilatazione lineare della polvere di grafite aumentano con l'aumentare della fluenza dei neutroni, raggiungono valori elevati e poi diminuiscono rapidamente. Nei primi anni '40, solo la polvere di grafite era disponibile a un prezzo accessibile, prossimo a questa purezza, motivo per cui ogni reattore e i successivi reattori di produzione utilizzavano la polvere di grafite come materiale moderatore, inaugurando l'era nucleare.
La chiave per produrre polvere di grafite isotropa è utilizzare particelle di coke con una buona isotropia: coke isotropo o coke secondario macroisotropo ottenuto da coke anisotropo, e attualmente si utilizza generalmente la tecnologia del coke secondario. L'entità del danno da radiazioni è correlata alle materie prime della polvere di grafite, al processo di produzione, alla fluenza e alla velocità di fluenza dei neutroni veloci, alla temperatura di irradiazione e ad altri fattori. L'equivalente di boro della polvere di grafite nucleare deve essere di circa 10~6.
Data di pubblicazione: 18 maggio 2022