石墨作为反应堆材料的优缺点是什么?
2023年09月11日
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石墨
(1)石墨具有较高的散射截面和极低的热中子吸收截面,较高的散射截面用以慢化中子,低的吸收截面防止中子被吸收,使得核反应堆能够利用少数燃料到达临界或正常运转。
(2)石墨是耐高温材料,它的三相点,15MPa时为4024℃,因此不能选用熔化、铸造、锻造等热加工办法制造而只能选用相似粉末冶金的办法。它不像金属那样强度随温度而下降,而是略有添加,在2000℃以下使用,不会出现问题。
(3)石墨有良好的导热性能,在堆内能够有效地下降温度梯度,不致产生太大的热应力。
(4)石墨化学性质十分安稳。除了高温下的氧化、水蒸气外,能够耐酸、碱、盐的腐蚀,因此能够用作熔盐核反应堆和铀铋核反应堆的堆芯构件。
(5)石墨抗辐照性能极好,能长时间在堆内执役30——40年。
(6)石墨可加工性好,能够加工成各种形状的构件。
(7)石墨原料丰厚,价格便宜,简单制成纯度高、强度大、不同密度要求的各种核石墨,但石墨也有缺陷,它是各向异性晶体结构,成层状分布,原子密集于a、b晶面,同层原子最近间隔为0.141nm,相互为共价结合,具有较强的结合力;而层间隔为0.335nm,层间结合力为范德瓦尔力,结合力较弱。这种各向异性在石墨的物理、强度、辐照等行为中都会强烈地表现出来。
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