Uszkodzenia radiacyjne proszku grafitowego mają decydujący wpływ na parametry techniczne i ekonomiczne reaktora, zwłaszcza wysokotemperaturowego reaktora z chłodzonym gazem reaktorem ze złożem kulowym. Mechanizm moderowania neutronów polega na elastycznym rozpraszaniu neutronów i atomów materiału moderującego, a energia przez nie przenoszona jest do atomów materiału moderującego. Proszek grafitowy jest również obiecującym kandydatem na materiały zorientowane plazmowo do reaktorów syntezy jądrowej. Poniżsi redaktorzy z Fu Ruite omawiają zastosowanie proszku grafitowego w próbach jądrowych:
Wraz ze wzrostem natężenia neutronów, proszek grafitowy najpierw kurczy się, a po osiągnięciu niewielkiej wartości skurcz maleje, powraca do pierwotnego rozmiaru, a następnie szybko się rozszerza. Aby efektywnie wykorzystać neutrony uwalniane podczas rozszczepienia, należy je spowolnić. Właściwości termiczne proszku grafitowego uzyskuje się poprzez test napromieniowania, a warunki testu napromieniowania powinny być takie same, jak rzeczywiste warunki pracy reaktora. Innym sposobem na poprawę wykorzystania neutronów jest zastosowanie materiałów odblaskowych odbijających neutrony wydostające się ze strefy reakcji rozszczepienia jądrowego – z powrotem do rdzenia. Mechanizm odbicia neutronów polega również na elastycznym rozpraszaniu neutronów i atomów materiałów odblaskowych. Aby kontrolować straty spowodowane zanieczyszczeniami do dopuszczalnego poziomu, proszek grafitowy używany w reaktorze powinien być czysty jądrowo.
Proszek grafitu jądrowego to odmiana materiałów grafitowych opracowanych na potrzeby budowy reaktorów rozszczepienia jądrowego na początku lat 40. XX wieku. Jest on stosowany jako materiał moderatorowy, refleksyjny i konstrukcyjny w reaktorach produkcyjnych, reaktorach chłodzonych gazem oraz reaktorach wysokotemperaturowych chłodzonych gazem. Prawdopodobieństwo reakcji neutronu z jądrem nazywa się przekrojem czynnym, a przekrój czynny na rozszczepienie neutronów termicznych (średnia energia 0,025 eV) uranu 235 jest o dwa stopnie wyższy niż przekrój czynny na rozszczepienie neutronów (średnia energia 2 eV). Moduł sprężystości, wytrzymałość i współczynnik rozszerzalności liniowej proszku grafitowego rosną wraz ze wzrostem fluencji neutronów, osiągają dużą wartość, a następnie gwałtownie spadają. Na początku lat 40. XX wieku w przystępnej cenie dostępny był jedynie proszek grafitowy o czystości zbliżonej do tej, dlatego w każdym reaktorze, a także w późniejszych reaktorach produkcyjnych, stosowano proszek grafitowy jako materiał moderujący, co zapoczątkowało erę energii jądrowej.
Kluczem do wytworzenia izotropowego proszku grafitowego jest użycie cząstek koksu o dobrej izotropii: koksu izotropowego lub makroizotropowego koksu wtórnego wytwarzanego z koksu anizotropowego. Obecnie powszechnie stosuje się technologię koksu wtórnego. Rozmiar uszkodzeń radiacyjnych zależy od surowców proszku grafitowego, procesu produkcyjnego, szybkiej fluencji neutronów i szybkości fluencji, temperatury napromieniowania i innych czynników. Wymagany równoważnik boru w proszku grafitu jądrowego wynosi około 10~6.
Czas publikacji: 18 maja 2022 r.