Sự hư hại do bức xạ của bột than chì có ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất kỹ thuật và kinh tế của lò phản ứng, đặc biệt là lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao dạng viên sỏi. Cơ chế làm chậm neutron là sự tán xạ đàn hồi của neutron và các nguyên tử của vật liệu làm chậm, và năng lượng do chúng mang được truyền cho các nguyên tử của vật liệu làm chậm. Bột than chì cũng là một ứng cử viên đầy triển vọng cho vật liệu định hướng plasma trong các lò phản ứng nhiệt hạch. Sau đây, các biên tập viên của Fu Ruite giới thiệu về ứng dụng của bột than chì trong các thử nghiệm hạt nhân:
Khi mật độ thông lượng neutron tăng lên, bột than chì ban đầu co lại, sau khi đạt đến một giá trị nhỏ, độ co rút giảm dần, trở lại kích thước ban đầu, rồi giãn nở nhanh chóng. Để sử dụng hiệu quả các neutron được giải phóng từ phản ứng phân hạch, chúng cần được làm chậm lại. Các đặc tính nhiệt của bột than chì được xác định bằng thử nghiệm chiếu xạ, và điều kiện thử nghiệm chiếu xạ phải giống với điều kiện hoạt động thực tế của lò phản ứng. Một biện pháp khác để cải thiện việc sử dụng neutron là sử dụng vật liệu phản xạ để phản xạ các neutron rò rỉ ra khỏi vùng phản ứng phân hạch hạt nhân - lõi trở lại. Cơ chế phản xạ neutron cũng là sự tán xạ đàn hồi giữa neutron và các nguyên tử của vật liệu phản xạ. Để kiểm soát tổn thất do tạp chất ở mức cho phép, bột than chì được sử dụng trong lò phản ứng phải có độ tinh khiết hạt nhân cao.
Bột than chì hạt nhân là một nhánh của vật liệu bột than chì được phát triển để đáp ứng nhu cầu xây dựng các lò phản ứng phân hạch hạt nhân vào đầu những năm 1940. Nó được sử dụng làm vật liệu điều tiết, phản xạ và vật liệu cấu trúc trong các lò phản ứng sản xuất, lò phản ứng làm mát bằng khí và lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao. Xác suất neutron phản ứng với hạt nhân được gọi là tiết diện, và tiết diện phân hạch neutron nhiệt (năng lượng trung bình 0,025eV) của U-235 cao hơn hai bậc so với tiết diện phân hạch neutron (năng lượng trung bình 2eV). Mô đun đàn hồi, độ bền và hệ số giãn nở tuyến tính của bột than chì tăng lên khi mật độ thông lượng neutron tăng, đạt giá trị lớn, sau đó giảm nhanh chóng. Vào đầu những năm 1940, chỉ có bột than chì có giá cả phải chăng và độ tinh khiết gần như vậy, đó là lý do tại sao mọi lò phản ứng và các lò phản ứng sản xuất sau này đều sử dụng bột than chì làm vật liệu điều tiết, mở ra kỷ nguyên hạt nhân.
Mấu chốt để sản xuất bột than chì đẳng hướng là sử dụng các hạt than cốc có độ đẳng hướng tốt: than cốc đẳng hướng hoặc than cốc thứ cấp đẳng hướng vĩ mô được tạo ra từ than cốc dị hướng, và công nghệ than cốc thứ cấp hiện đang được sử dụng rộng rãi. Mức độ hư hại do bức xạ liên quan đến nguyên liệu thô của bột than chì, quy trình sản xuất, thông lượng và tốc độ thông lượng neutron nhanh, nhiệt độ chiếu xạ và các yếu tố khác. Hàm lượng boron tương đương của bột than chì hạt nhân cần phải vào khoảng 10~6.
Thời gian đăng bài: 18 tháng 5 năm 2022