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石墨與核石墨之間的區別

2020-08-12 00:00:00

石墨的輻照損傷對反應堆,特別是球床高溫氣冷堆的技術經濟性能具有決定性的作用.中子慢化的機制是中子與慢化材料原子的彈性散射(碰撞),把其攜帶的能量傳遞給慢化材料的原子.石墨也是核聚變反應堆面向等離子體材料的很有希望的候選材料.隨著中子注量的增加,石墨先是收縮,達到最小值后,收縮減小,恢復到原始尺寸,隨后迅速膨脹.為了有效地利用裂變釋放出來的中子,應使其慢化下來.石墨的熱態性能通過輻照試驗求得,輻照試驗條件應盡可能與反應堆實際工況相同.

  提高中子利用率的另一措施是用反射材料把泄漏出核裂變反應區--堆芯的中子反射回去,中子反射的機制也是中子與反射材料原子的彈性散射.為了使雜質造成的損失控制在允許水平,用于反應堆的石墨應該是核純的.

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  核石墨是40年代初,應建造核裂變反應堆的需要而研究發展出來的石墨材料的一個分支,在生產堆,氣冷堆和高溫氣冷堆中用作慢化,反射和結構材料.中子與原子核發生反應的幾率稱之為截面,U-235的熱中子(平均能量為 0.025eV)裂變截面比裂變中子(平均能量為2eV)裂變截面高兩個等級.石墨的彈性模量,強度和線脹系數隨中子注量的增加而增加,到達一大值,隨后迅速下降. 40年代初,只有石墨能以適當價格,接近這一純度供應,這是為什么第一座反應堆及隨后建造的生產堆都以石墨為慢化材料,迎來核時代的原因.制造各向同性石墨的關鍵是采用各向同性度好的焦炭顆粒:各向同性焦或由各向異性焦制成的宏觀各向同性的二次焦,目前一般采用二次焦技術.輻照損傷的大小與石墨的原材料,制造工藝,快中子注量和注量率,輻照溫度等因素有關.核石墨的硼當量要求在10-6左右.   


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