Sevalna poškodba grafitnega prahu odločilno vpliva na tehnično in ekonomsko delovanje reaktorja, zlasti plinsko hlajenega reaktorja s prodnato podlago. Mehanizem moderiranja nevtronov je elastično sipanje nevtronov in atomov moderatorja, energija, ki jo prenašajo, pa se prenese na atome moderatorja. Grafitni prah je tudi obetaven kandidat za plazemsko usmerjene materiale za jedrske fuzijske reaktorje. Naslednji uredniki iz Fu Ruite predstavljajo uporabo grafitnega prahu v jedrskih poskusih:
Z naraščanjem nevtronskega fluksa se grafitni prah najprej skrči, nato pa se po dosegu majhne vrednosti krčenje zmanjša, vrne na prvotno velikost in se nato hitro razširi. Da bi učinkovito izkoristili nevtrone, ki se sproščajo pri cepitvi, jih je treba upočasniti. Toplotne lastnosti grafitnega prahu se pridobijo s preskusom obsevanja, pogoji preskusa obsevanja pa morajo biti enaki dejanskim delovnim pogojem reaktorja. Drug ukrep za izboljšanje izkoriščenosti nevtronov je uporaba odbojnih materialov za odbijanje nevtronov, ki uhajajo iz območja reakcije jedrske cepitve nazaj v sredico. Mehanizem odboja nevtronov je tudi elastično sipanje nevtronov in atomov odbojnih materialov. Da bi zmanjšali izgube zaradi nečistoč na dovoljeno raven, mora biti grafitni prah, ki se uporablja v reaktorju, jedrsko čist.
Jedrski grafitni prah je veja grafitnih prašnih materialov, razvitih kot odgovor na potrebe gradnje jedrskih fisijskih reaktorjev v zgodnjih štiridesetih letih prejšnjega stoletja. Uporablja se kot moderatorski, refleksijski in strukturni material v proizvodnih reaktorjih, plinsko hlajenih reaktorjih in visokotemperaturnih plinsko hlajenih reaktorjih. Verjetnost, da nevtron reagira z jedrom, se imenuje prečni prerez, prečni prerez cepitve U-235 s toplotnim nevtronom (povprečna energija 0,025 eV) pa je za dve stopnji višji od prečnega prereza cepitve nevtrona (povprečna energija 2 eV). Modul elastičnosti, trdnost in koeficient linearnega raztezanja grafitnega prahu se povečujejo z naraščanjem nevtronskega fluenta, dosežejo veliko vrednost in se nato hitro zmanjšajo. V zgodnjih štiridesetih letih prejšnjega stoletja je bil na voljo le grafitni prah po dostopni ceni blizu te čistosti, zato so vsi reaktorji in poznejši proizvodni reaktorji uporabljali grafitni prah kot moderatorski material, kar je pomenilo začetek jedrske dobe.
Ključ do izdelave izotropnega grafitnega prahu je uporaba koksnih delcev z dobro izotropijo: izotropni koks ali makroizotropni sekundarni koks, izdelan iz anizotropnega koksa, trenutno pa se običajno uporablja tehnologija sekundarnega koksa. Velikost sevalne škode je povezana s surovinami grafitnega prahu, proizvodnim procesom, fluksom hitrih nevtronov in hitrostjo fluksa, temperaturo obsevanja in drugimi dejavniki. Borov ekvivalent jedrskega grafitnega prahu mora biti približno 10~6.
Čas objave: 18. maj 2022