原子能反應(yīng)堆及其高純石墨材料加工的類型

高純石墨材料加工在原子能方面的用途可大致分為核分裂爐（原子反應(yīng)堆）用和熱核反應(yīng)堆用兩大類。各自都有相應(yīng)的報告,在這里概要的記述在原子能方面的應(yīng)用。為了和平利用核能的原子能開發(fā)以及確保其安全性,已努力克服了許多問題。從其特殊性及材料選擇的觀點看,首先要求材料有適當?shù)暮诵再|(zhì)。碳原子質(zhì)量小具有雙重優(yōu)良的核性質(zhì),即有很大的把高速中子減速成熱中子的效果以及吸收中子的效果小。為此,高純石墨材料加工在1942年由艾里戈、費米等開始用作世界上最初建設(shè)的原子反應(yīng)堆(CPD)的主要結(jié)構(gòu)材料的減速材料使用。其后,由于除優(yōu)良的核性質(zhì)之外,它們在高溫時的機械性質(zhì)也很優(yōu)良,因此作為更高溫的熱能利用目標得到進一步改良和開發(fā),成為卡德霍爾型等石墨減速氣冷型核反應(yīng)堆改良氣冷型核反應(yīng)堆,高溫氣冷型核反應(yīng)堆等的主要結(jié)構(gòu)材料。

此外,在高速實驗爐中作為中子屏蔽材料也在日本、英國、美國、德國、原蘇聯(lián)、法國、意大利等國得到應(yīng)用。我國于20世紀末建成10MW實驗用高溫氣冷堆,現(xiàn)已大力開發(fā)發(fā)電用高溫氣冷堆。這樣,炭材料在人類最初的核能開發(fā)以及其后和平利用原子能方面作為先驅(qū)材料起了很大的作用。在日本,于1965年起運轉(zhuǎn)了一臺改良的卡德霍爾型原子反應(yīng)堆。此外,從1969年開始開發(fā)研究的高溫氣冷型原子反應(yīng)堆的高溫工學(xué)實驗研究爐(HTR),于1997年開始建設(shè)另一方面,也正在熱核反應(yīng)堆方面進行某些爐型的開發(fā)研究但把高純石墨材料加工作為等離子體的面向材料使用的熱核反應(yīng)堆中,首先是在世界上有代表性的封閉磁場熱核反應(yīng)堆裝置的三大托卡馬克裝置,即日本的60,美國的TFTR( Tokamak Fusion Test Reactor)和歐洲聯(lián)盟(EU)的JT( Joint European Torus)。此外,還有被稱之為偶極( doublet)ⅢD的其他托卡馬克型裝置也正在進行等離子體的研究。另外,開發(fā)研究使用炭材料的mER( Intermational Thermonuclear Experimental Reacto)從1988年以來就由日本、美國、歐共體、俄羅斯四方面協(xié)作在進行。這樣,炭材料伴隨有關(guān)等離子體的研究進展作為直接面對等離子體的第一壁材料引人注目,正在為提高托卡馬克型熱核反應(yīng)堆中等離子體性能的研究發(fā)揮作用。

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