石墨減速劑出處

核石墨生產(chǎn) 目前核石墨生產(chǎn)基本上是在普通人造石墨生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上開展起來的。針對(duì)核石墨需要高純度、高密度、各向異性小的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)行的石墨生產(chǎn)工藝、原料和設(shè)備加以改進(jìn)，使之達(dá)到生產(chǎn)核石墨的要求。

核石墨生產(chǎn)有4個(gè)主要問題，即高純度、高密度、各向異性和機(jī)械加工。

(1)高純度。核石墨減速劑的純度是最被重視的特性之一。首先選用純度高、雜質(zhì)含量少的石油焦和煤瀝青作原料。原料雜質(zhì)中硼含量要低，因1×10的硼含量相當(dāng)于增加lmb的截面，高溫石墨化大多數(shù)金屬雜質(zhì)在2800~3000℃揮發(fā)，而硼高于3000℃亦難除去，因硼與碳形成B4C3。對(duì)原料中硼含量要求極其嚴(yán)格，除原料外在生產(chǎn)中先后經(jīng)10多道工序減少外來的雜質(zhì)和合理工藝制度也是十分重要的。

(2)高密度。核石墨應(yīng)有較高的密度，一般控制在1.79/cm左右，基本上能滿足石墨堆運(yùn)行要求，石墨的體積密度表示慢化劑的有效慢化率，密度降低則單位體積內(nèi)的原子數(shù)減少，慢化率也就降低。

(3)各向異性小。石墨用于核反應(yīng)堆時(shí)，由于溫度上升產(chǎn)生熱膨脹和輻照引起的維格納(Wigner)生長。這種現(xiàn)象在垂直于擠壓方向表現(xiàn)甚大，而平行于擠壓方向表現(xiàn)較小，則石墨塊不能按原始形狀同樣比例膨脹。因而石墨這種各向異性膨脹在由許多石墨塊堆積而成的慢化層的結(jié)構(gòu)是不能忽視的。石墨各向異性主要是由于石墨晶體結(jié)構(gòu)具有極度的各向異性性質(zhì)所致。另一方面在擠壓成型時(shí)焦炭顆粒的排列對(duì)制品的各向異性也具有決定性的影響，因此要在成型過程中采取措施減少各向異性度。

(4)機(jī)械加工。石墨減速層和反射層是由經(jīng)過精加工的塊狀堆砌而成的。石墨砌體中有供燃料棒、控制棒、儀器和試驗(yàn)用的各種孔道，這些孔道均有準(zhǔn)確的尺寸，此外所有的石墨塊砌體能防止中子流和冷卻氣體的泄漏。為此核石墨加工比任何石墨制品加工要求有更高的精密度。實(shí)際上要求精度在幾絲之內(nèi)。為保證產(chǎn)品加工精度設(shè)有專用高精度加工機(jī)床。

石墨反應(yīng)堆其它方面與其他核電站原理一樣，只是減速劑不同，其中石墨、重水是公認(rèn)的最好的減速劑，因?yàn)榇藘煞N反應(yīng)堆的效率較高，作為原子反應(yīng)堆用的石墨純度要求很高，雜質(zhì)含量不應(yīng)超過幾十個(gè)PPm ( PPm 為百萬分之一）。