在反应堆中使用石墨的优缺点如下:
(1)石墨具有很高的散射截面和极低的热中子吸收截面,用来使中子变慢,而较低的吸收截面则阻止了中子的吸收,从而使核反应堆能够使用少量燃料达到临界状态或正常运行。
(2)石墨是一种耐高温材料,其三相点的温度在15MPa时为4024℃,因此不能用熔融、铸造、锻造等热加工方法来制造,而只能用类似于粉末冶金的方法。与金属相比,强度不随温度降低,但略有提高,在2000℃以下使用,不会出现问题。
石墨具有良好的热传导性,能有效降低堆内温度梯度,不会产生过大的热应力。
四、石墨的化学性质十分稳定。除高温氧化、水蒸气外,还能耐酸、碱、盐的腐蚀,因此可用作熔盐核反应堆和铀铋核反应堆的堆芯组件。
石墨抗辐照性极好,可长期在反应堆中服役30~40年。
(6)石墨具有良好的可加工性,能加工成各种形状的零件。
(7)石墨原料丰富,价格低廉,易于制造出各种类型的核石墨,其纯度高,强度大,并能满足不同密度要求的核石墨,但石墨也有其缺点,它是一种各向异性晶体结构,呈层状分布,在a、b晶面上原子密集,同层原子最近距离为0.141nm,彼此之间存在强烈的共价键结合;而层距离为0.335nm,层间结合力为范德瓦尔力,结合力较弱。这一非均质性在石墨物理特性、强度、辐照等方面都有很强的表现。