התפקיד של Graphite ב-היסטורית ומודרנית Neutron Moderation Applications

תפקיד הגרפנט ב-Nourtron Moderation: A Historical and Modern Perspective

Graphite כבר חומר יסוד בטכנולוגיה גרעינית מאז הניסויים המוקדמים עם סדקים מבוקרים.היכולת שלו להאט, או מתון, נויטרונים מהירים תוך קליטת מעטים מהם עשתה את הבחירה הראשונה עבור הפיזיקאים המירוצים לבנות תגובת שרשרת עצמאית של שימור עצמי היום, גרפיט ממשיך להופיע בעיצובים מתקדמים, החל מתכנני גזי גז ממושכים ועד לאימון מתמשך, כיצד הוא מגלה חומרים גרעיניים מודרניים, כיצד הוא פועל על פני גרף מודרני, כמו גם חומרים מודרניים, כיצד הוא מגלה חומרים מודרניים, כמו גרף, כמו גם על פני עיצובים מודרניים, כמו גרף, כיצד הוא פועל, כמו גם תכונות מודרניות, כמו גם עובד.

מה זה Neutron Moderation?

משקעים גרעיניים בדלקים כמו אורניום-235 משחררים נויטרונים במהירויות גבוהות - כ-20,000 ק"מ לשנייה, שווה ערך לאנרגיות קינטיות בטווח מגה-אלקטרוניקה.הנוטריונים המהירים האלה אינם יעילים מאוד ב גרימת משקעים נוספים ברוב הדלקים הגרעיניים.ההסתברות של סדקים (הפרשת הכריתה) גבוהה בהרבה עבור איטי, או FLTRE:0malirr, 000 מטר רבועים, כלומר, בערך, 000 מטרדונות של חומר גרעיני (R) הוא תהליך של ניטאריטרון מהיר (N2).

למכשול אידיאלי יש מסה אטומית נמוכה (כל התנגשות מעבירה יותר אנרגיה), פיזור גבוה (כל כך התנגשות הם תכופים), וסעיף צלב אטומי נמוך (כל כך נויטרונים אינם נתפסים ללא תועלת) זה צריך גם להיות יציב תחת קרינה ובטמפרטורות גבוהות. Graphite מתאים לקריטריונים אלה באופן ראוי לציון: אטומי הפחמן שלה הם מספיק אור כדי להאט ניטרון ביעילות (לא מימן) ו מהירויות גבוהות במיוחד של ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ אטומים) במיוחד אטומית אחת - במיוחד אטומים גרעיני אחד - במיוחד - 35 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

התפתחות היסטורית של Graphite כמשתנה

שחר העידן האטומי: שיקגו פליאה-1

בשנת 1942, תחת הנחייתו של אנריקו פרמי ולאו סילארד, הצוות באוניברסיטת שיקגו בנה את הכור הגרעיני המלאכותי הראשון בעולם, שיקגו פליאה-1 (CP-1) בחרו בגרף כמתאמן, משום שהיה החומר היחיד הזמין בכמות מספקת וטוהר.הערימה כללה מחסנית דלק טבעיים המוטבעת בקוביית גדולה של בלוקים גרפיטיים:05,000 טון היו מסוגלים לגרוף של גרף של 2 בדצמבר,2 טון, לעומת 45,000 טון, 000 טון, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 טון, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 טון, 000 טון, 000 טון, לעומת זאת, 000 טון, לעומת זאת, 000 טון, היו מ- 4.

הביצועים של Graphite ב CP-1 היה כל כך משביע רצון כי זה הפך למאפיין של בחירה לדור הבא של כור הייצור.אתר הרנפורד בוושינגטון השתמש בגרפים ממוספרים, כורים מים מקוטעים לייצר פלוטוניום עבור פרויקט מנהטן.כל כור הנפורד הכיל FLT:0hunds של טון של גרפים אולטרה סגולים, בדיוק בצורת 1 ו- 1 מחסנים, בדיוק כדי להבטיח מחסנים אחידים.

תגובה סובייטית RBMK

הכור הגרף הידוע ביותר הוא RBMK הסובייטי (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalny, או "High-Power Channel-Type Reactor") כורים אלה השתמשו בלוקים גרפיט מפוזרים כמו המנופי ומים קלים כמו קירור - שילוב שהפך אותם ייחודי.

התאונה של צ'רנוביל הובילה להערכה מחודשת של כורים מהונדסים ברחבי העולם.עם זאת, חשוב להבחין בין חולשות העיצוב הספציפיות של RBMK לבין המאפיינים הטבועים של גרפיט כמתאם.עיצובים אחרים, כגון התגובות המתקדמות של גז גז-קליד (AGR), פעלו בבטחה במשך עשרות שנים.

מגנוקס ו- Advanced Gas-Cooled Reactors

בממלכה המאוחדת, מודרור גרפיטי אומץ לדור הראשון של תחנות כוח גרעיניות - הכור מגנוקס. אלה בשימוש דלק אורניום טבעי, קליטה מגנזיום, גז פחמן דו חמצני כמו מגניב.המודולר הגרפי היה חיוני להשגת מסה קריטית עם אורניום טבעי, הדורש מתווך יעיל מאוד עקב ההעשרה הנמוכה (0.7% U35), מאוחר יותר גרוטציה מתקדמת 40 (aphite משופר על ידי גרף חום גבוה יותר) עם קצב חום ארוך (axy) עם גירוי בינוני) עם גרף בינוני של חום גבוה יותר) אבל על ידי גירוי רחב של חום (axed 40) עם גרף בינוני).

תגובות מודרניות של Graphite-Moderated

גז-Cooled Reactors (HTGR)

כיום, היישום המודרני המשמעותי ביותר של גרפיט כמארגן הוא בכורים בעלי עור ארוך-טמפרטורה גבוהה (HTGRs) כורים אלה פועלים בטמפרטורות עד 950 מעלות צלזיוס, הרבה יותר גבוה מאשר כורים קונבנציונליים של מים אור (כ-300 מעלות צלזיוס) Graphite הוא המנטרטור המעשי היחיד שיכול לעמוד בטמפרטורות אלה ללא התכה או decomposing.

ב-FLT:0 כורים דמויי ריצוף 1 (FLT:1), אלפי ענפי גרפן בגודל כדור טניס מכילים חלקיקים של דלק משובצים.הגרף פועל הן מתווך והן ממטריקס מבני, מאט נויטרונים ומספק חלקיקים מוליכים תרמיים גבוהים יותר.הטמפרטורה גבוהה מאוד מאפשרת יעילות תרמית גבוהה (עד 48%) ומאפשרת יישומי חום כגון ייצור, גז סינתטי, פחם, ייצור פחם, ייצור תעשייתי, וכו ' קומפקטי'), כולל גרף אנרגיה קריטית של XTR) ו-ה-המודלים קריטי של XTR (ה-עולמיים, כולל קומפקטיים, כולל קומפקטיים).

תגובות מודולריות מתקדמות (AMRs) ו-Gemphite

כור מודולרי קטן רבים (SMR) ועיצובי כור מתקדמים משלבים גרניט.כמה כורים מלחים ממולטן (MSRs) משתמשים גרפיט כמתאמן כי הוא תואם מבחינה כימית עם מלחים פלואורידים מלוטנים.הגרף משמש להאט נויטרונים וגם מספק ערוצים עבור מלח הדלק כדי לזרום.

Graphite מופיע גם במבנים הליבה של כמה כורים מהירים נתרן, למרות שבמקרים אלה הוא לא פועל כמתאמן (כורים מהירים להימנע בכוונה ממתינות).

דרישות ספין-פרזה

בעוד לא ישירות מנטרול , גרפיט משמש גם במחקר היתוך כחומר פלסמה-הפונה, במיוחד בטור האירופי המשותף (JET) ואת התגובה הניסויית הבינלאומית של Thermo הגרעין (ITER), בשל המספר האטומי הנמוך שלה ו מוליכות תרמית גבוהה.עם זאת, חששות לגבי שימור טריטיום בגרף הובילו להחלפתו עם tryium tryium ו- tenungs בניסויים רבים.

ייצור ונכסים של גרעיני-Grade Graphite

לא כל גרפיט מתאים לכורים גרעיניים.FLT:0 גרף של גרף כיתה גרף 1 חייב לעמוד מפרטים מחמירים: טוהר גבוה (בור ושאר זיהומים ניטרון-אבינג חייב להיות מתחת 1 חלק למחזורי צפיפות גבוהה (1.7-1.9 גרם /3), הוא תכונות מכניות, ונקבוביות מבוקרת בקפידה תהליך עם דלק מתחיל עם 2 ק"ג ו- 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000, 000 ק"מ, 000, 000, 000, 000, 000 גרף, 000 גרף, 000 גרף, 000 גולגולת, 000 גרף, 000 גולגולת, 000 גולגולת, 000 גרף, 000 גולגולת, 000 גולגולת, 000 גולגולת, 000 סגסוגת, 000 סגסוגת, 000 סגסוגת, 000 סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת גולגולת, 000 , 000 סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת סגסוגת

המוצר הסופי יש מבנה גבישי של אטומי פחמן מסודרים בשכבות hexagonal.תחת הקרנה נויטרונים, גרניט עובר שינויים: בתחילה, ה- lattice swells מעט, ואז מתכווץ, ובסופו של דבר שוב בתנודות גבוהה מאוד.

השוואה עם משתנים אחרים

Graphite הוא אחד מכמה ממריצים המשמשים כורים גרעיניים.השולחן מתחת לסכזמת הבדלים מרכזיים:

Moderator	Slowing Power	Absorption Cross-section	Max Operating Temp (°C)	Typical Reactors
Graphite (carbon)	0.06 cm⁻¹	0.0035 barns	~1000 (can go higher with advanced forms)	Magnox, AGR, RBMK, HTGR, MSR
Light water (H₂O)	0.14 cm⁻¹	0.66 barns	~300	PWR, BWR
Heavy water (D₂O)	0.11 cm⁻¹	0.0005 barns	~300	CANDU, PHWR
Beryllium (metal)	0.12 cm⁻¹	0.009 barns	~900	Test/research reactors

Graphite יש את טווח הטמפרטורה הגבוהה ביותר של כל מתווך מוצק, ולכן חיוני עבור כורים עתירי עתירי עתירי עתירה גבוהה.הכוח האיטי שלה נמוך יותר מזו של מים או מים כבדים - כלומר גרניט יותר נדרש כדי להשיג את אותה תנוחה - אבל החלק התחתון שלה קליטה מאפשר כלכלה נויטרונים טובה יותר, במיוחד כאשר משתמשים במים טבעיים או מעט מועשר יש את המים הכבדים ביותר, המאפשרים, כגון ספיגה טבעית, אך היא יעילה, כמו CU, אבל היא יעילה, אבל היא יעילה, כמו CU כבדה, אבל היא יעילה, אבל היא יעילה, כמו CU כבדה, אבל היא יעילה, אבל היא יעילה, כמו CU כבדה, אבל היא יעילה יותר, כמו מים כבדים, אבל היא יעילה יותר, כמו מים כבדים, אבל היא יעילה יותר, אבל היא יעילה, אבל היא יעילה, כמו מים כבדים, אבל היא יעילה, כמו מים כבדים, אבל היא יעילה, אבל היא יעילה, כמו מים כבדים, כמו מים.

יתרונות ואתגרים של שינוי גרפיטי

יתרונות

• (FLT:0) יציבות תרמית גבוהה: 1FLT:1 Graphite שומרת על השלמות המכנית שלה בטמפרטורות מעל 1000 מעלות צלזיוס, ומאפשרת פעילות יעילה גבוהה ומעבד יישומים חום.
• (FLT:0)Low neutronקליטת:FLT:1 ,החלק הקטן ביותר של לכידת חוצה-שטח פירושו יותר נויטרונים זמינים עבור סדקים, המאפשרים שימוש בדלקים להעשרת דלקים או אורניום טבעי.
• (FLT:0) מוליכות תרמית: FLT:1 עוזר לנתק חום מהדלק, במיוחד בעיצובים המוגזמים בגז, שם העברה חום מסתמכת על הדבקה והתנהלות.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ (התאמת: ⁇ : ⁇ : ⁇ ) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• יחס של ניטרון טוב: ⁇ 1 (FLT:0) יחס של אטה כוח לקליטת צולב הוא חיובי, במיוחד בטמפרטורות גבוהות.

אתגרים ושיקולי בטיחות

• (FLT:0Wigner Energy: FLT:1) גרפיט איראידי יכול לצבור אנרגיה מאוחסן, אשר אם שוחרר ללא שליטה יכול לגרום לנסיעות טמפרטורה נאותה.
• (FLT:0) אוקסידציה: 1FLT:1 Graphite מגיב עם חמצן בטמפרטורות גבוהות.במקרה של אוויר בתוקפנות, הליבה הגרפית יכולה לשרוף.
• נזקי הפחתת:0 (FLT:1 ⁇ ) הפצצות Neutron גורמת לשינויים ממדיים, סדקים, שינויים בהתנהגות תרמית.
• (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ : 1FLT:1 אלמנטים כמו בורון, ליתיום וגזריום יכולים לספוג נויטרונים, צמצום פעילות מחדש.
• (FLT:0Waste Management:FLT:1 לאחר דחיית הכור, כמויות גדולות של גרפיט מפוכח (לעתים קרובות מיליוני טון) חייב להיות מפורש מ.הגרף הוא רדיואקטיבי בשל מוצרי הפעלה (14, chlorine-36, וכו ') אפשרויות משמעתיות כוללות שרידים גיאולוגיים עמוקים או הפחתה של חומרים.

עתידו של גרפנט בטכנולוגיה גרעינית

התקדמות בייצור גרפיט פותחת אפשרויות חדשות.FLT:0Isotropic גרפיט FOVAFelophite 10.10 ציונים, אשר יש תכונות אחידות בכל הכיוונים, לאפשר עיצובים מדויקים יותר של ליבת חומרים מורכבים עם ציפויים קרמיקה נחקרים כדי להפחית את הסיכון חמצון.

כמה מושגים של הדור הרביעי מסתמכים על גרפיט.ה-FLT:0) תגובה טמפרטורה גבוהה מאוד (VHTR)FLT:1, שמטרתו לטמפרטורות מחוץ ל- 1000 מעלות צלזיוס, משתמשת בגרף כמו גם מתווך וגם חומר מבני.The FLT:2Molten Salt Reactor (MSR)FLT 3, כולל לעתים קרובות הליבה מודולרית של מודולריים כמו גם כמה זמן של גרף (R) כדי לשקף את העיצובים מתקדמים יותר טוב יותר מדגמים מתקדמים (R) של גרף (R) יותר) יותר מ- 5.

מחקר ב-FLT:0 גרף גרעיני ברמה 1 ו-FLT:2 פחמן ננו-בוטיקיםFLT 3 עבור יישומים כור הוא בחיתוליו, אך יש פוטנציאל לרכיבים עם כוח יוצא דופן ונכסים תרמיים.

מסקנה

מערערמת הגרפן המאולתרת בבית משפט בשיקגו למכשולים המהנדסים והבלוקים ב-HTGR המודרניים, גרניט הוכיח הכרחי עבור מודארון נויטרונים. השילוב הייחודי שלו של ספיגת נויטרונים נמוכה, יכולת עתירה גבוהה, ויציבות מבנית הופכת אותה לאבן הפינה של הטכנולוגיה הגרעינית. בעוד אתגרים כגון חמצון ואנרגיה מרגיעה דורשים ניהול זהירה, יש להמשיך את היתרונות של תהליכים חדשים, כמו גרפים, במיוחד, כמו פתרונות מתקדמים, כמו גם עבור פתרונות גרפים, כמו גם פיתוח אנרגיה מתקדמת יותר, כמו גרפים, כמו גרפים, כמו גם פיתוח אנרגיה גבוהה יותר, כמו גרף, כמו גרף, כמו גרף, כמו גרף, כמו גרף גבוה יותר, כמו גרף, מבטיח, מבטיח, כמו גרף גבוה יותר, מבטיח, כמו גרף גבוה יותר, כמו גרף, כמו גרף אנרגיה מתקדמת, כמו גרף, מבטיח, מבטיח יעיל יותר, כמו גרף, כמו גרף גבוה יותר, כמו גרף, כמו גרף גבוה יותר, מבטיח פיתוח יעיל יותר, כמו גרף אנרגיה, כמו גרף, כמו גרף אנרגיה, כמו גרף, כמו גרפים, כמו גרף גבוה יותר, מבטיח, מבטיח, כמו גרף אנרגיה מתקדמת, כמו

מקורות נוספים (בתרגום חופשי:0)

• (האגודה הגרעינית העולמית:0) ניהול של גרף רדיואקטיבי (GatephiteFLT)
• (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• ועדת השיקום הגרעינית של ארצות הברית - Advanced ReactorsorsFLT 1