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(zhì)在核裂變時(shí)產(chǎn)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(jí)，這樣的中子不易為核燃料所俘獲，因此核裂變不能進(jìn)行下去）與碳原子核作彈性碰撞，在連續(xù)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(shí)，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(chǎn)生核裂變，釋放出大量熱能和輻射能，又產(chǎn)生新的快中子，經(jīng)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(huán)，使核裂變繼續(xù)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(yīng)堆的體積。根據(jù)物理學(xué)原理可知，兩物體相碰撞時(shí)，以兩物體質(zhì)量相等時(shí)能量損失最大。由于中子質(zhì)量比一切原子都小，故原子序數(shù)越小的物質(zhì)對(duì)中子的減速越有效，在周期表開頭的幾個(gè)元素中，氫為氣體，密度小，原子很分散，不宜作減速劑；鋰、硼、氮?jiǎng)t有很強(qiáng)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?xì)浠衔?、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(jià)格便宜，而且又有良好的物理力學(xué)性能（高溫下機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)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(yīng)堆的效率。反射層應(yīng)具有良好的散射性質(zhì)，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(yīng)堆減速劑的材料，應(yīng)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。現(xiàn)分別說明如下。

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