高強度石墨碳板中各種雜質的核特性

高強度石墨碳板中各種雜質的核特性要求作減速材料用的高強度石墨碳板必須具有密度高、結構強度大、沒有裂縫和具有良好的影熱性和熱穩定性。天然軸堆最重要的標準是純度，尤其是石墨中不允許含有俘獲截面大的雜質石墨中各種雜質的核特性見表3-22，眾所周知，經過高溫(32600~280℃）石盛化處理后的人造石墨材料，其中大部分雜質都已揮發，但還存在微量雜質。表322所示為警通人造石墨中所含雜質的核特性。對用于核反應堆的人造石墨材料，必須盡可能設法將這些雜質去掉，特別是側和鍋。由于砌的熱中子吸收截面大[硼的中子得獲面積為(75000主10）k2]，因此主要是限制它的含量，國外幾種反應堆石墨的含測量控制在0.2一）.9/8范圍內，國產石墨的含測量控制在0.5/g以下。另外，百萬分之幾的鎖、鐵和其他雜質也會增加中子的保獲截面。為了去掉人造高強度石墨碳板中的雜質，通常采用兩種方法一是提高石墨化溫度，延長石墨化時間。將石墨化溫度提高到約300℃，并保持15~50h，英分可降到0.07%以下，硼（B）的含量可降到0.5u/B。低沸點的雜質如si、ca、A.ME等都已揮發，較麻煩的是難熔金屬，它們形成高熔點的碳化物，如碳化硼(B.C），其熔點為2350℃，但一直到3500℃還不沸騰，并在石墨結構中形成穩定的置換式固溶體。機的中子停獲截面為500kPa，形成的碳化物直到280℃還不溶化。為了去掉這些極為有害的雜質，目前世界各國廣浮采用故素氣體凈化法（即第二種方法)，進行氣體凈化發處到是在石墨化過程中進行的。在950-1950℃范圍內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處理不純石爆（4h以上），將石婚中的不純物，特別是上面提到的幾種危害較大的BC和VC等變成揮發性的氯化物和氟化物除去。

為了減少核石墨中的雜質，除了必須采用上述提純方法外，還必須對原材料的純度嚴加控制，而且要防止在生產各程序中混人外來雜質。反應堆用石墨除應具有上述性能外，還應具有良好的傳熱性能。因為石墨減速材料在降低中子速度的同時，還要把核燃料所產生的熱量傳給在它里面的液體或氣體冷卻劑，通進冷卻劑把熱量傳到堆外面的熱交換器里，把在熱交換器中流動的水變成高溫高壓水蒸氣來帶動發電機、核潛艇、核航母、輪船等。

用于核反應推的石墨，還有一個不容忽視的問題是它的各向異性（各向異型高強度石墨碳板受輻射后，在平行和垂直方向的收縮和膨脹都很大，而各向同性石墨的變化則較小）。反應堆設計者希望應用各向異性小的石墨，最好能用各向同性石墨。近年來這一愿望已經實現，好多國家的碳制品公司已能為核反應堆提供各向同性石墨。