ข้อมูลล่าสุด: การประยุกต์ใช้ผงแกรไฟต์ในการทดสอบนิวเคลียร์

ความเสียหายจากรังสีของผงแกรไฟต์ส่งผลกระทบอย่างสำคัญต่อประสิทธิภาพทางเทคนิคและเศรษฐกิจของเครื่องปฏิกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิสูงแบบกรวดเบดที่ระบายความร้อนด้วยก๊าซ กลไกการหน่วงนิวตรอนคือการกระเจิงแบบยืดหยุ่นของนิวตรอนและอะตอมของวัสดุหน่วง และพลังงานที่ถ่ายเทโดยนิวตรอนเหล่านี้จะถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมของวัสดุหน่วง ผงแกรไฟต์ยังเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับวัสดุที่เน้นพลาสมาสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน บรรณาธิการจาก Fu Ruite ต่อไปนี้จะแนะนำการประยุกต์ใช้ผงแกรไฟต์ในการทดสอบนิวเคลียร์:

เมื่อฟลักซ์นิวตรอนเพิ่มขึ้น ผงกราไฟต์จะหดตัวก่อน และเมื่อถึงค่าเล็กน้อย การหดตัวจะลดลง กลับคืนสู่ขนาดเดิม และขยายตัวอย่างรวดเร็ว เพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากนิวตรอนที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาฟิชชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ควรชะลอการใช้นิวตรอน สมบัติทางความร้อนของผงกราไฟต์ได้จากการทดสอบการฉายรังสี และสภาวะการทดสอบการฉายรังสีควรเหมือนกับสภาวะการทำงานจริงของเครื่องปฏิกรณ์ อีกวิธีหนึ่งเพื่อปรับปรุงการใช้ประโยชน์ของนิวตรอนคือการใช้วัสดุสะท้อนแสงเพื่อสะท้อนนิวตรอนที่รั่วไหลออกมาจากแกนกลางของปฏิกิริยาฟิชชันนิวเคลียร์ กลไกการสะท้อนของนิวตรอนยังเกิดจากการกระเจิงแบบยืดหยุ่นของนิวตรอนและอะตอมของวัสดุสะท้อนแสง เพื่อควบคุมการสูญเสียที่เกิดจากสิ่งเจือปนให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ ผงกราไฟต์ที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ควรเป็นผงบริสุทธิ์นิวเคลียร์

ผงแกรไฟต์นิวเคลียร์เป็นสาขาหนึ่งของวัสดุผงแกรไฟต์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการในการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิชชันในช่วงต้นทศวรรษ 1940 ผงแกรไฟต์ถูกใช้เป็นวัสดุหน่วงปฏิกิริยา วัสดุสะท้อนแสง และวัสดุโครงสร้างในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้ความร้อน เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยก๊าซ และเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยก๊าซอุณหภูมิสูง ความน่าจะเป็นที่นิวตรอนจะทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสเรียกว่า หน้าตัด และหน้าตัดฟิชชันของ U-235 มีค่าสูงกว่าหน้าตัดฟิชชันของนิวตรอนความร้อน (พลังงานเฉลี่ย 0.025 eV) ถึงสองระดับ โมดูลัสยืดหยุ่น ความแข็งแรง และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของผงแกรไฟต์จะเพิ่มขึ้นตามค่าฟลักซ์ของนิวตรอนที่เพิ่มขึ้น มีค่าสูง และลดลงอย่างรวดเร็ว ในช่วงต้นทศวรรษปี 1940 มีเพียงผงกราไฟต์เท่านั้นที่หาซื้อได้ในราคาที่เอื้อมถึงใกล้เคียงกับความบริสุทธิ์นี้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องปฏิกรณ์ทุกเครื่องและเครื่องปฏิกรณ์รุ่นต่อๆ มาจึงใช้ผงกราไฟต์เป็นวัสดุลดความเร็ว นับเป็นการก้าวเข้าสู่ยุคนิวเคลียร์

กุญแจสำคัญในการผลิตผงกราไฟต์ไอโซทรอปิกคือการใช้อนุภาคโค้กที่มีไอโซทรอปิกที่ดี ได้แก่ โค้กไอโซทรอปิกหรือโค้กทุติยภูมิแบบมาโครไอโซทรอปิกที่ทำจากโค้กแอนไอโซทรอปิก ซึ่งปัจจุบันมีการใช้เทคโนโลยีโค้กทุติยภูมิกันอย่างกว้างขวาง ขนาดของความเสียหายจากรังสีขึ้นอยู่กับวัตถุดิบของผงกราไฟต์ กระบวนการผลิต ฟลักซ์และอัตราการฟลักซ์ของนิวตรอนเร็ว อุณหภูมิในการฉายรังสี และปัจจัยอื่นๆ ค่าโบรอนเทียบเท่าของผงกราไฟต์นิวเคลียร์ต้องอยู่ที่ประมาณ 10-6