高強度石墨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有必要具有密度高、結構強度大、沒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準是純度，尤其是石墨中不允許含有抓獲截面大的雜質石墨，眾所周知，通過高溫(32600~280℃）石盛化處理后的人工石墨材料，其間大部分雜質都已蒸發(fā)，但還存在微量雜質。為警通人工石墨中所含雜質的核特性。對用于核反應堆的人工石墨材料，有必要盡可能設法將這些雜質去掉，特別是側和鍋。因為砌的熱中子吸收截面大[硼的中子得獲面積為(75000主10）k2]，因而主要是限制它的含量，國外幾種反應堆石墨的含測量操控在0.2一）.9/8范圍內，國產(chǎn)石墨的含測量操控在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。為了去掉人工高強度石墨碳板中的雜質，一般選用兩種方法一是提高石墨化溫度，延伸石墨化時刻。將石墨化溫度提高到約300℃，并堅持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等都已蒸發(fā)，較費事的是難熔金屬，它們構成高熔點的碳化物，如碳化硼(B.C），其熔點為2350℃，但一直到3500℃還不歡騰，并在石墨結構中構成穩(wěn)定的置換式固溶體。機的中子停獲截面為500kPa，構成的碳化物直到280℃還不溶化。為了去掉這些極為有害的雜質，現(xiàn)在世界各國廣浮選用故素氣體凈化法（即第二種方法)，進行氣體凈化發(fā)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，特別是上面說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，除了有必要選用上述提純方法外，還有必要對原材料的純度嚴加操控，而且要避免在出產(chǎn)各程序中混人外來雜質。反應堆用石墨除應具有上述功用外，還應具有出色的傳熱功用。因為石墨減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的水變成高溫高壓水蒸氣來帶動發(fā)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）。反應堆設計者期望運用各向異性小的石墨，最好能用各向同性石墨。近年來這一期望已經(jīng)完成，許多國家的碳制品公司已能為核反應堆提供各向同性石墨。
