用于原子能工業(yè)和國防工業(yè):石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應(yīng)堆中,鈾一石墨反應(yīng)堆是應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當具有高熔點,穩(wěn)定,耐腐蝕的性能,石墨完全可以滿足上述要求。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PPM。特別是其中硼含量應(yīng)少于0.5PPM。在國防工業(yè)中還用石墨制造固體燃料的石墨噴嘴,石墨鼻錐,宇宙航行設(shè)備的零件,隔熱材料和防射線材料。
石墨爐原子吸收光譜法是一種運用有石墨涂層的的熔爐,使樣本蒸發(fā)的光譜測定法。簡而言之,這項技術(shù)是基于這樣一個事實,即自由原子可以吸收一定頻率的光和帶有特殊利益元素的波長。在一定范圍內(nèi),被吸收的光波可以直接與所要分析的的物體聯(lián)系起來。許多元素的自由原子可以用高溫從樣本中提取。在石墨爐原子吸收光譜法中,樣本儲存在有石墨或熱解碳涂層的小石墨立方體中,這個立方體將來可以通過加熱來使樣本蒸發(fā)和分解過程。我們可以根據(jù)已知的濃度來校正儀器,從而通過工作曲線來濃縮程度。和原子吸附相比,石墨爐主要有有以下優(yōu)勢:
對于許多元素來說,石墨爐探測范圍可達十億分之一;
采用改良型設(shè)備,阻礙降至;
通過原子吸收大量基質(zhì),石墨爐可以探測絕大多數(shù)已知元素。
石墨具有較高的散射截面和低的熱中子吸收截面,較高的散射截面用以慢化中子,低的吸收截面防止中子被吸收,使得核反應(yīng)堆能夠利用少量燃料達到臨界或正常運行。
石墨是耐高溫材料,它的三相點,15MPa時為4024℃,因此不能采用熔化、鑄造、鍛造等熱加工方法制造而只能采用類似粉末冶金的方法。它不像金屬那樣強度隨溫度而下降,而是略有增加,在2000℃以下應(yīng)用,不會出現(xiàn)問題。
石墨有良好的導熱性能,在堆內(nèi)可以有效地降低溫度梯度,不致產(chǎn)生太大的熱應(yīng)力。
石墨化學性質(zhì)非常穩(wěn)定。除了高溫下的氧化、水蒸氣外,可以耐酸、堿、鹽的腐蝕,因而可以用作熔鹽核反應(yīng)堆和鈾鉍核反應(yīng)堆的堆芯構(gòu)件。
石墨抗輻照性能好,能長期在堆內(nèi)服役30~40年。
石墨可加工性好,可以加工成各種形狀的構(gòu)件。
石墨原料豐富,價格便宜,容易制成純度高、強度大、不同密度要求的各種核石墨,但石墨也有缺點,它是各向異性晶體結(jié)構(gòu),成層狀分布,原子密集于a、b晶面,同層原子近距離為0.141nm,相互為共價結(jié)合,具有較強的結(jié)合力;而層距離為0.335nm,層間結(jié)合力為范德瓦爾力,結(jié)合力較弱。這種各向異性在石墨的物理、強度、輻照等行為中都會強烈地表現(xiàn)出來。
用途:適合用在同時需要的精度,邊緣部分的低消耗和微細加工特性的超精密加工時,這是高等級
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