Grafiittijauheen säteilyvaurioilla on ratkaiseva vaikutus reaktorin tekniseen ja taloudelliseen suorituskykyyn, erityisesti kivipeti korkean lämpötilan kaasujäähdytteisen reaktorin. Neutronien hidastumisen mekanismi on neutronien ja hidastavan materiaalin atomien elastinen sironta, ja niiden kuljettama energia siirtyy hidastavan materiaalin atomeille. Grafiittijauhe on myös lupaava ehdokas plasmasuuntautuneille materiaaleille ydinfuusioreaktoreihin. Seuraavat Fu Ruiten toimittajat esittelevät grafiittijauheen käytön ydinkokeissa:
Neutronivirtauksen kasvaessa grafiittijauhe ensin kutistuu, ja saavutettuaan pienen arvon kutistuminen pienenee, palaa alkuperäiseen kokoon ja laajenee sitten nopeasti. Jotta fissiosta vapautuvia neutroneja voitaisiin hyödyntää tehokkaasti, niitä tulee hidastaa. Grafiittijauheen lämpöominaisuudet saadaan säteilytystestillä, ja säteilytystestiolosuhteiden tulee olla samat kuin reaktorin todelliset käyttöolosuhteet. Toinen toimenpide neutronien hyödyntämisen parantamiseksi on käyttää heijastavia materiaaleja heijastamaan neutroneja, jotka vuotavat ydinfissioreaktiovyöhykkeen ytimestä takaisin. Neutroniheijastuksen mekanismi on myös heijastavien materiaalien neutronien ja atomien elastinen sironta. Epäpuhtauksien aiheuttaman hävikin hallitsemiseksi sallitulle tasolle tulee reaktorissa käytettävän grafiittijauheen olla ydinpuhdasta.
Ydingrafiittijauhe on grafiittijauhemateriaalien osa, joka kehitettiin vastauksena ydinfissioreaktorien rakentamisen tarpeisiin 1940-luvun alussa. Sitä käytetään hidastimena, heijastuksena ja rakennemateriaalina tuotantoreaktoreissa, kaasujäähdytteisissä reaktoreissa ja korkean lämpötilan kaasujäähdytteisissä reaktoreissa. Todennäköisyyttä, että neutroni reagoi ytimen kanssa, kutsutaan poikkileikkaukseksi, ja U-235:n lämpöneutronin (keskimääräinen energia 0,025 eV) fissiopoikkileikkaus on kaksi astetta suurempi kuin fissioneutronin (keskimääräinen energia 2 eV) fissiopoikkileikkaus. . Grafiittijauheen kimmomoduuli, lujuus ja lineaarinen laajenemiskerroin kasvavat neutronivirtauksen kasvaessa, saavuttavat suuren arvon ja laskevat sitten nopeasti. 1940-luvun alussa vain grafiittijauhetta oli saatavilla edulliseen hintaan lähellä tätä puhtautta, minkä vuoksi jokaisessa reaktorissa ja myöhemmissä tuotantoreaktoreissa käytettiin grafiittijauhetta hidastavana materiaalina, mikä aloitti ydinajan.
Avain isotrooppisen grafiittijauheen valmistukseen on käyttää hyvällä isotropialla omaavia koksihiukkasia: isotrooppista koksia tai anisotrooppisesta koksista valmistettua makroisotrooppista sekundaarikoksia, ja tällä hetkellä käytetään yleisesti sekundääristä koksitekniikkaa. Säteilyvaurion suuruus liittyy grafiittijauheen raaka-aineisiin, valmistusprosessiin, nopeaan neutronivirtaukseen ja fluenssinopeuteen, säteilytyslämpötilaan ja muihin tekijöihin. Ydingrafiittijauheen booriekvivalentin vaaditaan olevan noin 10–6.
Postitusaika: 18.5.2022