کاربید سیلیکون سیاه به عنوان یک منبع معدنی با عملکرد خوب می تواند در زمینه های مختلف با توجه به عملکرد آن استفاده شود و چگونه در زمینه انرژی هسته ای استفاده می شود؟ برای درک بهتر کارکردهای کاربردی آن، کاربرد آن را در حوزه انرژی هسته ای معرفی می کنیم.
کاربید سیلیکون سیاه یک ماده معدنی بسیار کمیاب در طبیعت است که به نام موسانیت شناخته می شود که ترکیبی با کووالانسی و کووالانسی قوی است که از اتم های کربن و اتم های سیلیکون تشکیل شده است، بنابراین پایداری بسیار قوی دارد. با توجه به “کاربرد مواد کاربید سیلیکون در عناصر سوخت هسته ای”، بیش از 200 نوع کاربید سیلیکون با توجه به توالی مختلف انباشته شدن وجود دارد. در میان آنها، کاربید سیلیکون با ساختار مکعبی رو به مرکز، کاربید سیلیکون β است که فاز کریستالی اصلی کاربید سیلیکون سیاه است و کاربید سیلیکون β در دمای کمتر از 2100 درجه سانتیگراد پایداری بالایی دارد.
از آنجایی که بتا-سیلیکون کاربید دارای خواص بسیار عالی مانند خواص شیمیایی پایدار، هدایت حرارتی بالا، ضریب انبساط حرارتی کوچک و سختی بالا است، به طور گسترده در پردازش مواد، الکترونیک، هوا فضا و صنایع شیمیایی استفاده می شود. با توجه به “کاربرد مواد سیلیکون کاربید در عناصر سوخت هسته ای”، کاربید سیلیکون سیاه همچنین دارای ویژگی های سطح مقطع جذب نوترون کوچک، پایداری تابش خوب، فعالیت ذاتی کم و گرمای واپاشی است که آن را برای زمینه راکتورهای هسته ای مناسب می کند. .
در زمینه انرژی هسته‌ای، راکتور داخلی با دمای بالا خنک‌شده با گاز، مسیر فنی عناصر سوختی کروی تمام سرامیکی را اتخاذ می‌کند، قطر عنصر سوخت کمتر از 1 میلی‌متر است، که در ماتریس گرافیت پراکنده شده است، که از آن تشکیل شده است. هسته سوخت هسته ای سرامیکی کروی، لایه کربن تجزیه در اثر حرارت شل، لایه کربن حرارتی متراکم داخلی، لایه SiC و متراکم بیرونی لایه کربن پیرولیز
پایداری بالای کاربید سیلیکون سیاه یکی از ضمانت‌های ایمنی ذاتی راکتورهای خنک‌کننده گازی با دمای بالا است. با توجه به کاربرد مواد کاربید سیلیکون در عناصر سوخت هسته ای، نکته مهم در ساختار پوشش 4 لایه، لایه کاربید سیلیکون است و لایه کامل کاربید سیلیکون می تواند اکثر گازها و محصولات شکافت جامد را مسدود کند و در برابر آن مقاومت کند. فشار داخلی فرآورده های گازی در سوخت پوشش داده شده، که تضمین مهمی برای ایمنی راکتورهای خنک کننده گازی با دمای بالا است. علاوه بر این، کاربید سیلیکون پایداری قوی زیر 2100 درجه سانتیگراد حفظ می کند و دمای هسته راکتور خنک شده با گاز با دمای بالا از حد ایمنی آن 1620 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند، بنابراین ذرات سوخت به هیچ وجه نمی سوزند. که اساسا از نشت رادیواکتیو جلوگیری می کند. علاوه بر این، راکتورهای نمک مذاب، راکتورهای خنک‌شده با گاز و کاربید سیلیکون سیاه در راکتورهای خنک‌کننده گازی با دمای بالا، چشم‌اندازهای کاربردی گسترده‌ای دارند.
