מידע עדכני: יישום אבקת גרפיט בניסוי גרעיני

לנזק הקרינה של אבקת גרפיט יש השפעה מכרעת על הביצועים הטכניים והכלכליים של הכור, במיוחד כורים מקוררים בגז בטמפרטורה גבוהה עם מצע חלוקי נחל. מנגנון מיתון הנויטרונים הוא פיזור אלסטי של נויטרונים ואטומים של החומר הממתן, והאנרגיה הנישאת על ידם מועברת לאטומים של החומר הממתן. אבקת גרפיט היא גם מועמדת מבטיחה לחומרים מוכווני פלזמה עבור כורי היתוך גרעיני. העורכים הבאים מ-Fu Ruite מציגים את השימוש של אבקת גרפיט בניסויים גרעיניים:

עם העלייה בזרם הנויטרונים, אבקת הגרפיט מתכווצת תחילה, ולאחר שהגיעה לערך קטן, ההתכווצות פוחתת, חוזרת לגודלה המקורי, ולאחר מכן מתרחבת במהירות. על מנת לנצל ביעילות את הנויטרונים המשתחררים על ידי הביקוע, יש להאט אותם. התכונות התרמיות של אבקת הגרפיט מתקבלות על ידי בדיקת הקרנה, ותנאי בדיקת ההקרנה צריכים להיות זהים לתנאי העבודה בפועל של הכור. אמצעי נוסף לשיפור ניצול הנויטרונים הוא שימוש בחומרים מחזירי אור כדי להחזיר את הנויטרונים הדולפים מאזור התגובה של הביקוע הגרעיני-ליבה בחזרה. מנגנון החזרת הנויטרונים הוא גם פיזור אלסטי של נויטרונים ואטומים של חומרים מחזירי אור. על מנת לשלוט על האובדן הנגרם על ידי זיהומים לרמה המותרת, אבקת הגרפיט המשמשת בכור צריכה להיות טהורה לגרעין.

אבקת גרפיט גרעיני היא ענף של חומרי אבקת גרפיט שפותחה בתגובה לצרכים של בניית כורי ביקוע גרעיני בתחילת שנות ה-40. היא משמשת כחומרים ממתן, החזרה וחומרים מבניים בכורי ייצור, כורים מקוררי גז וכורים מקוררי גז בטמפרטורה גבוהה. ההסתברות שהנייטרונים יגיבו עם הגרעין נקראת חתך רוחב, וחתך הביקוע של נויטרונים תרמיים (אנרגיה ממוצעת של 0.025eV) של U-235 גבוה בשתי דרגות מחתך הביקוע של נויטרונים ביקוע (אנרגיה ממוצעת של 2eV). מודול האלסטיות, החוזק ומקדם ההתפשטות הליניארית של אבקת גרפיט עולים עם העלייה בשטף הנייטרונים, מגיעים לערך גדול ואז יורדים במהירות. בתחילת שנות ה-40, רק אבקת גרפיט הייתה זמינה במחיר סביר קרוב לטוהר זה, ולכן כל כור וכורי ייצור לאחר מכן השתמשו באבקת גרפיט כחומר ממתן, ובכך בישר את עידן הגרעין.

המפתח לייצור אבקת גרפיט איזוטרופית הוא שימוש בחלקיקי קוקה קולה בעלי איזוטרופיה טובה: קוקה קולה איזוטרופית או קוקה קולה משני מאקרו-איזוטרופית העשויים מקוקה קולה אניזוטרופית, וטכנולוגיית קוקה קולה משני נמצאת בשימוש נרחב כיום. גודל נזק הקרינה קשור לחומרי הגלם של אבקת הגרפיט, תהליך הייצור, שטף נויטרונים מהיר וקצב שטף, טמפרטורת הקרינה וגורמים נוספים. ערך הבורון המקביל של אבקת גרפיט גרעינית נדרש להיות בסביבות 10~6.