黒色炭化ケイ素は性能の優れた鉱物資源として、その性能に応じてさまざまな分野で使用できますが、原子力分野ではどのように使用されていますか？その応用機能をよりよく理解するために、原子力分野での応用を紹介しましょう。
黒色炭化ケイ素は、モアッサナイトと呼ばれる自然界では非常に珍しい鉱物で、炭素原子とケイ素原子からなる強い共有結合性を持つ化合物であるため、安定性が非常に強いです。「原子燃料要素への炭化ケイ素材料の応用」によると、異なる積層順序に応じて200種類以上の炭化ケイ素の変種があります。そのうち、面心立方構造を持つ炭化ケイ素はβ-炭化ケイ素で、黒色炭化ケイ素の主な結晶相であり、β-炭化ケイ素は2100℃未満で高い安定性を持っています。β-
炭化ケイ素は、安定した化学的性質、高い熱伝導性、小さな熱膨張係数、高い硬度など、多くの優れた特性を備えているため、材料加工、電子、航空宇宙、化学業界で広く使用されています。 「炭化ケイ素材料の核燃料要素への応用」によると、黒色炭化ケイ素は中性子吸収断面積が小さく、照射安定性が良好で、固有活性と崩壊熱が低いという特徴も備えており、原子炉分野に適しています。
原子力分野では、現在国内の高温ガス冷却炉は全セラミック球状燃料要素の技術ルートを採用しており、燃料要素の直径は1mm未満で、グラファイトマトリックス内に分散しており、球状セラミック核燃料コア、緩い熱分解炭素層、内部の緻密な熱分解炭素層、SiC層、外部の緻密な熱分解炭素層で構成されています。
黒色炭化ケイ素の高い安定性は、高温ガス冷却炉の固有の安全性を保証するものの一つです。炭化ケイ素材料の核燃料要素への応用によると、4層コーティング構造で重要なのは炭化ケイ素層であり、完全な炭化ケイ素層はほとんどのガスと固体の核分裂生成物を遮断し、コーティングされた燃料内のガス生成物の内圧に耐えることができ、これは高温ガス冷却炉の安全性に対する重要な保証です。また、炭化ケイ素は2100℃以下で強力な安定性を維持し、高温ガス冷却炉の炉心温度は1620℃の安全限界を超えないため、燃料粒子が燃え尽きることはなく、放射能漏れを根本的に回避できます。さらに、溶融塩炉、ガス冷却炉、高温ガス冷却炉の黒色炭化ケイ素は、幅広い応用展望を持っています。
