最新情報：核実験における黒鉛粉末の応用

黒鉛粉末の放射線損傷は、原子炉、特にペブルベッド型高温ガス炉の技術的・経済的性能に決定的な影響を与える。中性子減速のメカニズムは、中性子と減速材の原子との弾性散乱であり、中性子が持つエネルギーが減速材の原子に伝達される。黒鉛粉末は、核融合炉のプラズマ指向材料としても有望な候補である。Fu Ruiteの以下の編集者は、核実験における黒鉛粉末の応用について紹介する。

中性子フルエンスの増加に伴い、黒鉛粉末はまず収縮し、ある小さな値に達すると収縮率が低下して元のサイズに戻り、その後急速に膨張します。核分裂によって放出された中性子を効果的に利用するためには、減速する必要があります。黒鉛粉末の熱特性は照射試験によって得られ、照射試験条件は原子炉の実際の運転条件と同じである必要があります。中性子の利用効率を向上させるもう1つの方法は、反射材を使用して核分裂反応ゾーンから漏れ出した中性子を炉心に戻すことです。中性子反射のメカニズムも、中性子と反射材の原子との弾性散乱です。不純物による損失を許容レベルに抑えるために、原子炉で使用する黒鉛粉末は核純度である必要があります。

核用黒鉛粉末は、1940年代初頭に原子炉建設のニーズに応えて開発された黒鉛粉末材料の一種です。生産炉、ガス冷却炉、高温ガス冷却炉において、減速材、反射材、構造材として使用されます。中性子が原子核と反応する確率を断面積と呼び、ウラン235の熱中性子（平均エネルギー0.025eV）核分裂断面積は、核分裂中性子（平均エネルギー2eV）核分裂断面積よりも2段階高い値を示します。黒鉛粉末の弾性率、強度、線膨張係数は、中性子フルエンスの増加とともに増加し、大きな値に達した後、急速に減少します。 1940年代初頭には、この純度に近い価格で入手可能なのは黒鉛粉末だけであったため、すべての原子炉およびその後の生産用原子炉は減速材として黒鉛粉末を使用し、原子力時代を到来させた。

等方性黒鉛粉末を作る鍵は、等方性の良いコークス粒子を使用することです。等方性コークス、または異方性コークスから作られたマクロ等方性二次コークス、そして二次コークス技術が現在一般的に使用されています。放射線損傷の大きさは、黒鉛粉末の原料、製造プロセス、高速中性子のフルエンスとフルエンス率、照射温度などの要因に関係します。核黒鉛粉末のホウ素当量は約10⁻⁶である必要があります。