石墨制品減速和反射材料的特性

石墨制品減速和反射材料的特性

石墨制品減速層的作用是使“U之類的核裂變物質在核裂變時產生的快中子（其速度約為3x10m/s，其能量平均約為2~200萬電子伏量級，這樣的中子不易為核燃料所俘獲，因此核裂變不能進行下去）與碳原子核作彈性碰撞，在連續的碰撞中，快中子失去大部分能量，速度大大減慢，直至速度降約2200m/s、能量降為約0.025eV時，就成為慢中子（也叫熱中子)，用這樣的中子去轟擊其他”U的原子核，才能使它產生核裂變，釋放出大量熱能和輻射能，又產生新的快中子，經過石墨減速作用，又把快中子變成慢中子，去轟擊其他”U，依此循環，使核裂變繼續下去。

石墨制品減速層和快中子每碰撞一次，都必須使中子損失較多的能量，這樣才能縮小反應堆的體積。根據物理學原理可知，兩物體相碰撞時，以兩物體質量相等時能量損失最大。由于中子質量比一切原子都小，故原子序數越小的物質對中子的減速越有效，在周期表開頭的幾個元素中，氫為氣體，密度小，原子很分散，不宜作減速劑；鋰、硼、氮則有很強的吸收中子的能力，也不宜作減速劑。故常用重氫、銨、碳和氫氧組成的固體或液體，如重水、水、氧化皺、石墨制品或其他碳氫化合物、氫化物。其中，石墨減速層因提純較易，吸收中子少，資源豐富，價格便宜，而且又有良好的物理力學性能（高溫下機械強度高、導熱性能和耐溫性能好等），故較廣泛地用作減速材料。

反射層的作用是把逃逸到減速層外的中子反射回去，防止它們的散失，以提高反應堆的效率。反射層應具有良好的散射性質，吸收中子要少。常用的反射材料也是水、重水、簽種或速材料的核特性見表3.21。作為核反應堆減速劑的材料，應首先具備中子停獲氧化皺、石墨等。截面小和減速比大兩種重要性能?，F分別說明如下。