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石墨粉在核试验中的应用

2019-02-18 17:37:15【

石墨粉的辐照损伤对反应堆,特别是球床高温气冷堆的技术经济性能具有决定性的作用。中子慢化的机制是中子与慢化材料原子的弹性散射(碰撞),把其携带的能量传递给慢化材料的原子。石墨粉也是核聚变反应堆面向等离子体材料的很有希望的候选材料。随着中子注量的增加,石墨粉先是收缩,达到小值后,收缩减小,恢复到原始尺寸,随后迅速膨胀.为了有效地利用裂变释放出来的中子,应使其慢化下来.石墨粉的热态性能通过辐照试验求得,辐照试验条件应尽可能与反应堆实际工况相同。

提高中子利用率的另一措施是用反射材料把泄漏出核裂变反应区--堆芯的中子反射回去,中子反射的机制也是中子与反射材料原子的弹性散射。为了使杂质造成的损失控制在允许水平,用于反应堆的石墨粉应该是核纯的。

核石墨粉是40年代初,应建造核裂变反应堆的需要而研究发展出来的石墨粉材料的一个分支,在生产堆,气冷堆和高温气冷堆中用作慢化,反射和结构材料。中子与原子核发生反应的几率称之为截面,U-235的热中子(平均能量为 0.025eV)裂变截面比裂变中子(平均能量为2eV)裂变截面高两个等级。石墨粉的弹性模量,强度和线胀系数随中子注量的增加而增加,到达一大值,随后迅速下降. 40年代初,只有石墨粉能以适当价格,接近这一纯度供应,这是为什么座反应堆及随后建造的生产堆都以石墨粉为慢化材料,迎来核时代的原因。制造各向同性石墨粉的关键是采用各向同性度好的焦炭颗粒:各向同性焦或由各向异性焦制成的宏观各向同性的二次焦,目前一般采用二次焦技术。辐照损伤的大小与石墨粉的原材料,制造工艺,快中子注量和注量率,辐照温度等因素有关。核石墨粉的硼当量要求在10-6左右。

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