Радиационное повреждение графитового порошка оказывает решающее влияние на технико-экономические характеристики реактора, особенно высокотемпературного газоохлаждаемого реактора с шаровым топливом. Механизм замедления нейтронов заключается в упругом рассеянии нейтронов на атомах замедляющего материала, при этом переносимая ими энергия передается атомам замедляющего материала. Графитовый порошок также является перспективным кандидатом на роль плазмоориентированных материалов для термоядерных реакторов. Следующие редакторы из Фу Жуйтэ представляют применение графитового порошка в ядерных испытаниях:
С увеличением потока нейтронов графитовый порошок сначала сжимается, затем, достигнув небольшого значения, сжатие уменьшается, он возвращается к исходному размеру, а затем быстро расширяется. Для эффективного использования нейтронов, выделяемых при делении, их необходимо замедлять. Тепловые свойства графитового порошка определяются с помощью испытаний на облучение, при этом условия испытаний должны соответствовать реальным условиям работы реактора. Другой мерой повышения эффективности использования нейтронов является использование отражающих материалов для отражения нейтронов, выходящих из зоны ядерного деления. Механизм отражения нейтронов также основан на упругом рассеянии нейтронов на атомах отражающих материалов. Для контроля потерь, вызванных примесями, до допустимого уровня, используемый в реакторе графитовый порошок должен быть ядерно чистым.
Порошок ядерного графита — это разновидность порошковых графитовых материалов, разработанная в ответ на потребности в строительстве ядерных реакторов деления в начале 1940-х годов. Он используется в качестве замедлителя, отражателя и конструкционного материала в серийных реакторах, газоохлаждаемых реакторах и высокотемпературных газоохлаждаемых реакторах. Вероятность взаимодействия нейтрона с ядром называется сечением, и сечение деления тепловых нейтронов (средняя энергия 0,025 эВ) U-235 на две степени выше, чем сечение деления нейтронов (средняя энергия 2 эВ). Модуль упругости, прочность и коэффициент линейного расширения порошка графита увеличиваются с увеличением потока нейтронов, достигают больших значений, а затем быстро уменьшаются. В начале 1940-х годов по доступной цене был доступен только порошок графита, близкий по чистоте, поэтому каждый реактор и последующие серийные реакторы использовали порошок графита в качестве замедлителя, положив начало ядерной эре.
Ключ к получению изотропного графитового порошка заключается в использовании частиц кокса с хорошей изотропией: изотропного кокса или макроизотропного вторичного кокса, полученного из анизотропного кокса, и в настоящее время обычно используется технология вторичного коксования. Размер радиационного повреждения зависит от исходного сырья для графитового порошка, процесса производства, потока быстрых нейтронов и интенсивности потока, температуры облучения и других факторов. Эквивалентное содержание бора в ядерном графитовом порошке должно составлять около 10⁶.
Дата публикации: 18 мая 2022 г.