Uszkodzenia radiacyjne proszku grafitowego mają decydujący wpływ na techniczną i ekonomiczną wydajność reaktora, zwłaszcza wysokotemperaturowego reaktora chłodzonego gazem ze złożem żwirowym. Mechanizm moderacji neutronów polega na elastycznym rozpraszaniu neutronów i atomów materiału moderującego, a niesiona przez nie energia jest przekazywana atomom materiału moderującego. Proszek grafitowy jest również obiecującym kandydatem na materiały zorientowane plazmowo do reaktorów termojądrowych. Następujący redaktorzy Fu Ruite przedstawiają zastosowanie proszku grafitowego w testach nuklearnych:
Wraz ze wzrostem fluencji neutronów proszek grafitowy najpierw kurczy się, a po osiągnięciu niewielkiej wartości skurcz maleje, powraca do pierwotnego rozmiaru, a następnie gwałtownie się rozszerza. Aby efektywnie wykorzystać neutrony powstałe w wyniku rozszczepienia, należy je spowolnić. Właściwości termiczne proszku grafitowego uzyskuje się w teście napromieniowania, a warunki próby napromieniowania powinny być takie same, jak rzeczywiste warunki pracy reaktora. Innym sposobem poprawy wykorzystania neutronów jest zastosowanie materiałów odblaskowych w celu odbicia neutronów wyciekających z tyłu strefy reakcji rozszczepienia jądrowego. Mechanizm odbicia neutronów polega również na elastycznym rozpraszaniu neutronów i atomów materiałów odblaskowych. Aby ograniczyć straty spowodowane zanieczyszczeniami do dopuszczalnego poziomu, proszek grafitowy stosowany w reaktorze powinien być czysty nuklearnie.
Proszek grafitu jądrowego jest gałęzią materiałów proszkowych grafitu opracowaną w odpowiedzi na potrzeby budowy reaktorów rozszczepienia jądrowego na początku lat czterdziestych XX wieku. Stosuje się go jako moderator, materiał refleksyjny i konstrukcyjny w reaktorach produkcyjnych, reaktorach chłodzonych gazem i reaktorach wysokotemperaturowych chłodzonych gazem. Prawdopodobieństwo reakcji neutronu z jądrem nazywa się przekrojem poprzecznym, a przekrój poprzeczny rozszczepienia neutronu termicznego (średnia energia 0,025 eV) U-235 jest o dwa stopnie większy niż przekrój rozszczepienia neutronu rozszczepialnego (średnia energia 2 eV). . Moduł sprężystości, wytrzymałość i współczynnik rozszerzalności liniowej proszku grafitowego rosną wraz ze wzrostem fluencji neutronów, osiągają dużą wartość, a następnie szybko maleją. Na początku lat czterdziestych XX wieku dostępny był tylko proszek grafitowy w przystępnej cenie zbliżonej do tej czystości, dlatego w każdym reaktorze i kolejnych reaktorach produkcyjnych stosowano proszek grafitowy jako materiał moderujący, zapoczątkowując erę nuklearną.
Kluczem do wytworzenia izotropowego proszku grafitowego jest użycie cząstek koksu o dobrej izotropii: koks izotropowy lub koks makroizotropowy wtórny wytwarzany z koksu anizotropowego, a obecnie powszechnie stosowana jest technologia koksu wtórnego. Rozmiar uszkodzeń radiacyjnych jest związany z surowcami w postaci proszku grafitowego, procesem produkcyjnym, fluencją i szybkością fluencji neutronów szybkich, temperaturą napromieniowania i innymi czynnikami. Wymagany odpowiednik boru proszku grafitu jądrowego wynosi około 10 ~ 6.
Czas publikacji: 18 maja 2022 r