感謝您的邀請。 我對核反應(yīng)堆一無所知。

眾所周知，核電站的核心是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆中發(fā)生的核裂變反應(yīng)是發(fā)電廠的能源。 石墨在核反應(yīng)堆中的主要作用是將核裂變釋放的中子的飛行速度降低到合適的速度，使其能夠繼續(xù)與其他核燃料發(fā)生碰撞，核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能否繼續(xù)進(jìn)行。 石墨的什么特性使其也可以充當(dāng)中子的減速帶？ 據(jù)我所知它有以下特點：

1、石墨還能減慢中子的飛行速度

這里討論的石墨是高含量石墨，只有高含量石墨才具有使中子減速的能力。 只要石墨含量稍低，就達(dá)不到預(yù)期的療效。

如上圖所示，由于其獨特的分子結(jié)構(gòu)，作為慢化劑的石墨在受到中子撞擊時可以吸收中子的動能，進(jìn)而反射中子。 中子的速度增加。

如上圖所示，當(dāng)中子速度增加到一定程度時，可以與核燃料鈾235的原子核發(fā)生碰撞，引發(fā)下一次核裂變反應(yīng)。 這使得核反應(yīng)堆的核反應(yīng)能夠繼續(xù)進(jìn)行。

2.耐低溫

我們知道，巨大的石墨塊中間插著大量的核燃料棒。 核燃料棒進(jìn)行核反應(yīng)時，水溫在1000度以上，石墨的熔點可達(dá)3652攝氏度，保證了石墨不會因低溫而損壞。 并失去其數(shù)學(xué)特性。

3、石墨比較容易獲得

石墨的成分是碳，在月球中含量豐富，易于獲取和提純。

以上就是石墨在核反應(yīng)堆中的作用，希望對你有所幫助。 歡迎提出意見和疑慮。

圖片來自網(wǎng)絡(luò)，侵刪。

石墨，用于核工業(yè)中的熱中子（聚變）反應(yīng)堆，未來也可能用于核聚變反應(yīng)堆，在熱中子反應(yīng)堆中它可以用作燃料區(qū)的中子減速劑，作為周圍的反射材料燃料區(qū)和核心內(nèi)部結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。

石墨用于減慢中子速度，從而促進(jìn)聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

石墨充當(dāng)“慢化劑”，緩和裂變過程中形成的快中子。 快中子很容易被鈾238原子俘獲，從而脫離鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程，減緩鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 移動較慢的“熱”中子避開了鈾 238 原子，但傾向于分裂鈾 235 原子，形成 2 或 3 個新中子，從而繼續(xù)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 為調(diào)節(jié)核裂變反應(yīng)速度，需要快速有效地控制塊中子和慢中子的比例，必須在鈾238原子俘獲過多中子之前降低速率，否則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)困難繼續(xù)。 簡而言之，減慢重子速度是連鎖反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行的原因。

最有效的反應(yīng)調(diào)節(jié)劑依次為：重水 (D2O)、石墨 (C)、輕水 (H2O)。 重水很稀有，但石墨卻很豐富。

上圖：美國氣冷反應(yīng)堆（世界上唯一用氣態(tài)二氧化碳冷卻的核反應(yīng)堆）中的石墨容器。 核燃料塊堆放在石墨容器中。

歷史簡介

1942年，恩里科·費米帶領(lǐng)他的團(tuán)隊實現(xiàn)了世界上第一個以天然鈾及其氧化物為原料，以石墨為調(diào)節(jié)劑的自持鏈?zhǔn)骄圩兎磻?yīng)。 這個核反應(yīng)堆，被稱為“CP-1”反應(yīng)堆。 當(dāng)時作為慢化材料使用了385噸石墨，其中最常用的是AGOT石墨。 此后，石墨作為一種重要的核材料，引起了大多數(shù)國家的重視，對其制造工藝、化學(xué)性質(zhì)、輻射效應(yīng)等進(jìn)行了大量研究。

上圖：風(fēng)冷反應(yīng)堆的工作原理。 石墨被球化并插入核燃料棒中以控制反應(yīng)速率。

優(yōu)點和缺點

石墨作為反應(yīng)釜材料的優(yōu)缺點如下：

石墨具有極低的熱中子吸收截面和高慢中子散射截面。 高慢速重子散射截面有利于慢速中子的散射以維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)； 而低中子吸收截面可防止中子被吸收。 這兩個特性都有助于核反應(yīng)堆使用更少的燃料來達(dá)到臨界或正常運行。

石墨是一種耐低溫材料，其單相點在1524 MPa時為4024℃。 不適用于熔煉、鑄造、鍛造等熱加工，只能采用類似粉末冶金的方法制造。 不接近金屬，硬度隨溫度降低而降低。 適合在2000°C以下使用，沒有任何問題。

石墨具有良好的導(dǎo)熱性，可以有效降低堆內(nèi)的室溫梯度，而不會產(chǎn)生過度的熱偏轉(zhuǎn)。

石墨的物理性質(zhì)非常穩(wěn)定。 除耐低溫氧化和水蒸氣外，還耐堿、堿、鹽腐蝕，可用作熔鹽反應(yīng)堆和鈾-鉍核反應(yīng)堆的核心部件。

石墨具有優(yōu)良的耐輻射性，在反應(yīng)堆中使用壽命可達(dá)30至40年。

石墨具有很強(qiáng)的可加工性，可以加工成各種形狀的零件。

石墨原料豐富，價格實惠，易于生產(chǎn)高含量、高硬度、不同密度要求的各類核石墨元件。 然而，石墨也有缺點。 它是一種各向異性的晶體結(jié)構(gòu)，呈層狀分布，原子在a、b晶面上密集排列，同層原子的最近距離為**，它們之間以共價鍵結(jié)合，具有很強(qiáng)的約束力； 層寬為**，層間為粘合范德華力，結(jié)合力較弱。 石墨在數(shù)學(xué)、??強(qiáng)度、輻射和其他行為方面的各向異性得到了清楚的解釋。

上圖：石墨的層狀晶體結(jié)構(gòu)。

總結(jié)

由于其獨特的化學(xué)性質(zhì)，石墨是一種非常好的核反應(yīng)控制材料。 石墨使高速中子變慢，從而使中子變慢，從而加強(qiáng)了裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

石墨是核裂變的控制介質(zhì)。 核裂變過程中釋放出大量能量。 當(dāng)原子核的一部分裂變時，原子核的另一部分將發(fā)生裂變。 如果原子能發(fā)電裝置的核能一次釋放過多，裝置將無法及時將能量轉(zhuǎn)化為能量時（如發(fā)電），核裝置的溫度會升得很高，容易引起爆燃。 這些爆燃會導(dǎo)致放射性物質(zhì)泄漏，對核裝置周圍環(huán)境產(chǎn)生很大影響。 因為核能發(fā)電裝置出于安全考慮必須密封，所以給它起了原子反應(yīng)堆的綽號再合適不過了。

為了使反應(yīng)堆安全、有效、均衡地為人類服務(wù)，在反應(yīng)堆中設(shè)置一些石墨條或石墨片，吸收參與核反應(yīng)的中子，控制反應(yīng)速率是可行的。原子反應(yīng)器通過設(shè)定石墨制品的量。 有人為了描述問題方便，說石墨是反應(yīng)堆的慢化劑。

感謝邀請，我是復(fù)仇巨獸視頻領(lǐng)域的創(chuàng)作者，我來一一解答！

說起石墨，想起小時候?qū)︿摴P的誤解。 當(dāng)時經(jīng)過老師的講解，我才知道這些滑溜溜的東西不是鉛而是石墨。 長大后學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)，進(jìn)一步拓寬了對石墨的認(rèn)識。 ，明天讓我們來解釋一下石墨在核反應(yīng)堆中的應(yīng)用。

石墨反應(yīng)堆是核裂變反應(yīng)堆的一種，也是最常用、最早的一種。 石墨具有良好的中子減速性能，最早在原子反應(yīng)堆中用作慢化劑。 鈾-石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用最廣泛的原子反應(yīng)堆。 作為動力用原子能反應(yīng)堆中的減速材料，應(yīng)具有熔點高、穩(wěn)定性好、耐腐蝕等特點。 石墨完全可以滿足上述要求。 用作原子反應(yīng)堆的石墨含量很高，雜質(zhì)濃度不應(yīng)超過幾十個PPm（PPm為百萬分之一）。

一、原理：

把大塊的六面體石墨放在一起，把核燃料棒塞進(jìn)去，然后啟動反應(yīng)堆，讓鈾235裂變后釋放的快中子被石墨減速，然后撞擊新的鈾235核，從而形成連鎖反應(yīng)。

石墨反應(yīng)堆的其他方面與其他核電站相同，只是慢化劑不同。 其中，石墨和重水被認(rèn)為是最好的慢化劑，因為這兩種反應(yīng)堆的效率都比較高。

用作原子反應(yīng)堆的石墨含量很高，雜質(zhì)濃度不應(yīng)超過幾十個PPm（PPm為百萬分之一）。

二、石墨的核性質(zhì)：

石墨與中子相互作用下發(fā)生的各種過程，如吸收、散射、擴(kuò)散、反射等定律，是中子輻照引起的石墨性能各種變化的統(tǒng)稱。 在原子反應(yīng)堆中，在強(qiáng)烈的中子輻照下，石墨的數(shù)學(xué)熱學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電磁學(xué)性質(zhì)均發(fā)生不同程度的變化，石墨本體的規(guī)格也發(fā)生明顯變化。 了解這些變化規(guī)律對于石墨反應(yīng)器的設(shè)計和反應(yīng)器的安全運行至關(guān)重要。

20世紀(jì)40年代以后，各國相繼制定了龐大而詳細(xì)的石墨核特性研究計劃，投入了巨大的人力物力，并以國家的力量組織實施。 . 1950年代末，各種研究報告相繼揭曉并公之于眾，世人對石墨的認(rèn)識大大加深。

關(guān)于石墨中大量中子的平均行為，中子在石墨中運行所遵循的一般規(guī)律，即所謂的宏觀中子數(shù)學(xué)，是中子與石墨相互作用的基本原理。 對于這些平均行為和一般規(guī)律（參見石墨的宏觀中子化學(xué)）。 任何核反應(yīng)過程通常都是用反應(yīng)截面來定量描述的。 石墨的中子吸收截面、散射截面和宏觀截面可以在石墨的中子截面中找到。 由于歷史原因，中子輻射劑量的單位和表示方法多種多樣，常常造成混淆??甚至錯誤。 （見中子注量）石墨受中子輻照后，石墨的性質(zhì)會發(fā)生變化，石墨的規(guī)格也會發(fā)生變化。 這是輻射對石墨的影響或?qū)κ钠茐摹?了解石墨的輻射損傷對于石墨反應(yīng)堆的設(shè)計和運行至關(guān)重要。

三、重要擾動：

1986年4月26日，位于美國切爾諾貝利的切爾諾貝利核電站的石墨慢化大功率管式反應(yīng)堆因功率激增而熔化，向環(huán)境釋放出大量危險的放射性物質(zhì)。 切爾諾貝利核事故中國際核災(zāi)難等級的第一項被歸類為 7 級（最嚴(yán)重）風(fēng)暴。 1976年在英國開始運行的石墨慢化AVR反應(yīng)堆，由于燃料濕度不穩(wěn)定，使用過程中局部溫度低于最大額定濕度，放射性核素（主要是銫137和鍶90）嚴(yán)重。 侵蝕。 核電站于 1988 年關(guān)閉。

2013年4月2日，朝鮮宣布將重啟2007年前停用和關(guān)閉的核設(shè)施。朝鮮原子能廳決定調(diào)整和改變現(xiàn)有核設(shè)施的用途，翻新并啟動5兆瓦核設(shè)施。位于平壤的石墨減速工廠。 重啟位于平壤核設(shè)施中心的石墨慢化反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆生產(chǎn)富含钚的乏燃料棒，這意味著朝鮮將能夠從乏燃料棒中提取钚。 2007年，該反應(yīng)堆因六方會議達(dá)成的國際核裁軍協(xié)議而停產(chǎn)。

石墨核反應(yīng)堆

石墨反應(yīng)堆（RBMK）是核裂變反應(yīng)堆的一種，也是最常用和最早使用的反應(yīng)堆。 石墨具有良好的中子減速性能，最早在原子反應(yīng)堆中用作慢化劑。 鈾-石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用最廣泛的原子反應(yīng)堆。 作為動力用原子能反應(yīng)堆中的減速材料，應(yīng)具有熔點高、穩(wěn)定性好、耐腐蝕等特點。 石墨完全可以滿足上述要求。 用作原子反應(yīng)堆的石墨含量很高，雜質(zhì)濃度不應(yīng)超過幾十PPm（PPm為百萬分之一），特別是硼的濃度應(yīng)大于0.5PPm。

發(fā)現(xiàn)過程

連鎖反應(yīng)

1938年，法國人奧托·哈恩和許埃特洛斯成功地對撞了中子和鈾原子。 這個實驗意義重大，除了鈾原子簡單裂變外，裂變后總質(zhì)量減少，同時釋放能量。 尤為重要的是，鈾原子裂變時，除了裂變碎片外，還會放出2～3個中子，而這個中子可以引起下一個鈾原子的裂變，進(jìn)而發(fā)生連鎖反應(yīng)。

RBMK 反應(yīng)器示意圖

但天然鈾中用于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾235只占100%，即每千個鈾原子中只有7個是鈾235，其余絕大部分是鈾238（占100%）。

減速器

然而，只有鈾 235 適合發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 用慢中子轟擊鈾235的原子核，會使它變成兩到三種較輕的原子核，同時形成2-3個快中子，那么如何形成快中子就成了一個考驗。鈾235的裂變。人們需要找到一種中子減速劑，于是發(fā)現(xiàn)石墨具有很好的中子減速劑。

核反應(yīng)堆

雖然鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和使用石墨作為慢化劑都是日本人發(fā)現(xiàn)的，但世界上第一座核反應(yīng)堆卻誕生于德國。

1939年1月，利用中子引發(fā)鈾原子核裂變的消息傳到了費米的眼前。 當(dāng)時，他已潛逃到英國的波蘭學(xué)院。 他意識到原子反應(yīng)堆的可能性，并開始努力實現(xiàn)它。 費米組織了一個研究小組，對建造原子反應(yīng)堆的問題進(jìn)行了深入研究。 費米經(jīng)常和他的助手們通宵達(dá)旦地進(jìn)行理論計算，思考反應(yīng)堆的外形設(shè)計，

有時需要親自解決石墨材料的采購問題。

1942年12月2日，費米的研究小組在英國伯明翰學(xué)院籃球場的巨大石墨反應(yīng)堆上集結(jié)。 就在這個時候，費米發(fā)出了一個信號，然后從埋藏在石墨中的7噸鈾燃料組成的巨大反應(yīng)堆中，控制棒順暢地抽了出來，伴隨著計數(shù)器的聲音，來到了控制棒的位置上。桿上升到一定程度，柜臺的喇叭就變成了一塊，這表明連鎖反應(yīng)已經(jīng)開始。 這是人類第一次釋放和控制原子能的時刻。

其原因是當(dāng)時英國訂購的石墨含量不夠（反法西斯偷偷摻入雜質(zhì)），導(dǎo)致試驗失敗，所以日本人否決了用石墨做慢化劑的提議轉(zhuǎn)而搜救其他材料，所以美國沒有也永遠(yuǎn)造不出原子彈。

至于大家經(jīng)?？吹降男侣劊河蟪r和伊朗拆除他們的石墨反應(yīng)堆，然后日本為他們建造輕水反應(yīng)堆； 這樣做的原因是石墨反應(yīng)堆形成的核廢料更容易提取核燃料钚，可用于制造核武器。

結(jié)構(gòu)

RBMK-1000核電機(jī)組采用前南斯拉夫特有的小型石墨沸水反應(yīng)堆。 石墨用作慢化劑。 石墨砌體半徑12米，高7米，重約1700噸。 通過壓力管中的核心并被加熱沸騰。 堆芯石墨砌體中間通道可安裝1660根燃料管，每通道可安裝18根燃料管。 反應(yīng)器由兩個分支冷卻。 每條支管與堆芯內(nèi)840根燃料管平行垂直耐壓管相連。 一側(cè)四爐中的兩臺，爐內(nèi)蒸汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)車間，兩支路各產(chǎn)生額定功率的一半給一臺汽輪發(fā)電機(jī)組（兩機(jī)疊放）。

使用RBMK反應(yīng)堆的電廠結(jié)構(gòu)

科學(xué)原理

把大塊的六面體石墨放在一起，把核燃料棒塞進(jìn)去，然后啟動反應(yīng)堆，讓鈾235裂變后釋放的快中子被石墨減速，然后撞擊新的鈾235核，從而形成連鎖反應(yīng)。

石墨反應(yīng)堆的其他方面與其他核電站相同，只是慢化劑不同。 其中，石墨和重水被認(rèn)為是最好的慢化劑，因為這兩種反應(yīng)堆的效率都比較高。

石墨反應(yīng)堆是核裂變反應(yīng)堆的一種，也是最常用、最早的一種。 石墨具有良好的中子減速性能，最早在原子反應(yīng)堆中用作慢化劑。 鈾-石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用最廣泛的原子反應(yīng)堆。 作為動力用原子能反應(yīng)堆中的減速材料，應(yīng)具有熔點高、穩(wěn)定性好、耐腐蝕等特點。 石墨完全可以滿足上述要求。 用作原子反應(yīng)堆的石墨含量很高，雜質(zhì)濃度不應(yīng)超過幾十個PPm（PPm為百萬分之一）。