石(shi)墨(mo)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)照損傷對反應(ying)堆(dui),特別是球床高溫(wen)氣(qi)冷堆(dui)的(de)(de)(de)(de)技術(shu)經濟性能(neng)具有決定性的(de)(de)(de)(de)作用.中(zhong)(zhong)子(zi)慢(man)化(hua)的(de)(de)(de)(de)機制是中(zhong)(zhong)子(zi)與慢(man)化(hua)材(cai)(cai)料原子(zi)的(de)(de)(de)(de)彈性散射(碰撞),把其(qi)攜帶的(de)(de)(de)(de)能(neng)量傳遞給慢(man)化(hua)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)原子(zi).石(shi)墨(mo)也是核聚變反應(ying)堆(dui)面(mian)向等(deng)離子(zi)體(ti)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)很有希望的(de)(de)(de)(de)候選材(cai)(cai)料.隨(sui)著(zhu)中(zhong)(zhong)子(zi)注量的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加,石(shi)墨(mo)先是收(shou)縮,達到(dao)最(zui)小(xiao)值后(hou),收(shou)縮減小(xiao),恢(hui)復到(dao)原始尺寸,隨(sui)后(hou)迅速(su)膨脹.為了有效(xiao)地利(li)用裂變釋放出來(lai)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi),應(ying)使(shi)其(qi)慢(man)化(hua)下來(lai).石(shi)墨(mo)的(de)(de)(de)(de)熱態(tai)性能(neng)通過輻(fu)照試驗求得,輻(fu)照試驗條(tiao)件應(ying)盡可能(neng)與反應(ying)堆(dui)實際工況(kuang)相同。
提(ti)高(gao)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)利用(yong)率的(de)(de)另(ling)一措施是(shi)(shi)用(yong)反射(she)材料(liao)(liao)把泄(xie)漏出核裂變反應(ying)區(qu)--堆芯的(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)反射(she)回去,中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)反射(she)的(de)(de)機制(zhi)也是(shi)(shi)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)(zi)與反射(she)材料(liao)(liao)原子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)彈性(xing)散射(she).為了使雜(za)質(zhi)造成的(de)(de)損失控制(zhi)在允許水平,用(yong)于反應(ying)堆的(de)(de)石墨應(ying)該是(shi)(shi)核純的(de)(de)。
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,到達一最da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,這是為什么第壹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。