高強(qiáng)度石墨中各種雜質(zhì)的核特性

    要求作減速材料用的高強(qiáng)度石墨碳板有必要具有密度高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、沒(méi)有裂縫和具有出色的影熱性和熱穩(wěn)定性。天然軸堆最重要的標(biāo)準(zhǔn)是純度，尤其是石墨中不允許含有抓獲截面大的雜質(zhì)石墨，眾所周知，通過(guò)高溫(32600~280℃）石盛化處理后的人工石墨材料，其間大部分雜質(zhì)都已蒸發(fā)，但還存在微量雜質(zhì)。為警通人工石墨中所含雜質(zhì)的核特性。對(duì)用于核反應(yīng)堆的人工石墨材料，有必要盡可能設(shè)法將這些雜質(zhì)去掉，特別是側(cè)和鍋。因?yàn)槠龅臒嶂凶游战孛娲骩硼的中子得獲面積為(75000主10）k2]，因而主要是限制它的含量，國(guó)外幾種反應(yīng)堆石墨的含測(cè)量操控在0.2一）.9/8范圍內(nèi)，國(guó)產(chǎn)石墨的含測(cè)量操控在0.5/g以下。另外，百萬(wàn)分之幾的鎖、鐵和其他雜質(zhì)也會(huì)增加中子的保獲截面。為了去掉人工高強(qiáng)度石墨碳板中的雜質(zhì)，一般選用兩種方法一是提高石墨化溫度，延伸石墨化時(shí)刻。將石墨化溫度提高到約300℃，并堅(jiān)持15~50h，英分可降到0.07%以下，硼（B）的含量可降到0.5u/B。低沸點(diǎn)的雜質(zhì)如si、ca、A.ME等都已蒸發(fā)，較費(fèi)事的是難熔金屬，它們構(gòu)成高熔點(diǎn)的碳化物，如碳化硼(B.C），其熔點(diǎn)為2350℃，但一直到3500℃還不歡騰，并在石墨結(jié)構(gòu)中構(gòu)成穩(wěn)定的置換式固溶體。機(jī)的中子停獲截面為500kPa，構(gòu)成的碳化物直到280℃還不溶化。為了去掉這些極為有害的雜質(zhì)，現(xiàn)在世界各國(guó)廣浮選用故素氣體凈化法（即第二種方法)，進(jìn)行氣體凈化發(fā)處到是在石墨化過(guò)程中進(jìn)行的。在950-1950℃范圍內(nèi)往石墨化爐中通以四氯化碳和氯(CCl，和C1)在1950～2500℃用三氯二狐甲燒替換四氯化碳來(lái)處理不純石爆（4h以上），將石婚中的不純物，特別是上面說(shuō)到的幾種損害較大的BC和VC等變成蒸發(fā)性的氯化物和氟化物除去。
    為了減少核石墨中的雜質(zhì)，除了有必要選用上述提純方法外，還有必要對(duì)原材料的純度嚴(yán)加操控，而且要避免在出產(chǎn)各程序中混人外來(lái)雜質(zhì)。反應(yīng)堆用石墨除應(yīng)具有上述功用外，還應(yīng)具有出色的傳熱功用。因?yàn)槭珳p速材料在降低中子速度的一起，還要把核燃料所發(fā)生的熱量傳給在它里面的液體或氣體冷卻劑，通進(jìn)冷卻劑把熱量傳到堆外面的熱交換器里，把在熱交換器中活動(dòng)的水變成高溫高壓水蒸氣來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)、核潛艇、核航母、輪船等。
     用于核反應(yīng)推的石墨，還有一個(gè)不容忽視的問(wèn)題是它的各向異性（各向異型高強(qiáng)度石墨碳板受輻射后，在平行和筆直方向的收縮和脹大都很大，而各向同性石墨的改變則較小）。反應(yīng)堆設(shè)計(jì)者期望運(yùn)用各向異性小的石墨，最好能用各向同性石墨。近年來(lái)這一期望已經(jīng)完成，許多國(guó)家的碳制品公司已能為核反應(yīng)堆提供各向同性石墨。