باعتباره موردًا معدنيًا يتمتع بأداء جيد، يمكن استخدام كربيد السيليكون الأسود في مجالات مختلفة وفقًا لأدائه، فكيف يتم استخدامه في مجال الطاقة النووية؟ من أجل فهم وظائف تطبيقه بشكل أفضل، دعنا نقدم تطبيقه في مجال الطاقة النووية.
كربيد السيليكون الأسود هو معدن نادر للغاية في الطبيعة، يُعرف باسم الموسانيت، وهو مركب ذو تكافؤ وتساهمية قوية يتكون من ذرات الكربون وذرات السيليكون، لذلك يتمتع بثبات قوي للغاية. وفقًا لـ “تطبيق مواد كربيد السيليكون في عناصر الوقود النووي”، يوجد أكثر من 200 نوع من كربيد السيليكون وفقًا لتسلسل التكديس المختلف. من بينها، كربيد السيليكون ذو البنية المكعبة ذات الوجه المركزي هو كربيد السيليكون بيتا، وهو الطور البلوري الرئيسي لكربيد السيليكون الأسود، وكربيد السيليكون بيتا يتمتع بثبات عالي عند أقل من 2100 درجة مئوية.
نظرًا لأن كربيد السيليكون بيتا يتمتع بالعديد من الخصائص الممتازة مثل الخصائص الكيميائية المستقرة والتوصيل الحراري العالي ومعامل التمدد الحراري الصغير والصلابة العالية، فإنه يستخدم على نطاق واسع في معالجة المواد والإلكترونيات وصناعة الفضاء والصناعات الكيميائية. وفقًا لـ “تطبيق مواد كربيد السيليكون في عناصر الوقود النووي”، يتمتع كربيد السيليكون الأسود أيضًا بخصائص مقطع امتصاص النيوترون الصغير، واستقرار الإشعاع الجيد، والنشاط الجوهري المنخفض وحرارة الاضمحلال، مما يجعله مناسبًا لمجال المفاعلات النووية.
في مجال الطاقة النووية، يتبنى المفاعل المحلي الحالي عالي الحرارة المبرد بالغاز المسار الفني لعناصر الوقود الكروية الخزفية بالكامل، حيث يقل قطر عنصر الوقود عن 1 مم، وينتشر في مصفوفة الجرافيت، والتي تتكون من قلب الوقود النووي الخزفي الكروي، وطبقة كربون التحلل الحراري السائبة، وطبقة كربون التحلل الحراري الكثيفة الداخلية، وطبقة SiC وطبقة كربون التحلل الحراري الكثيفة الخارجية.
يعد الاستقرار العالي لكربيد السيليكون الأسود أحد الضمانات للسلامة المتأصلة للمفاعلات المبردة بالغاز عالية الحرارة. وفقًا لتطبيق مواد كربيد السيليكون في عناصر الوقود النووي، فإن الشيء المهم في هيكل الطلاء المكون من 4 طبقات هو طبقة كربيد السيليكون، ويمكن لطبقة كربيد السيليكون الكاملة حجب معظم الغاز ومنتجات الانشطار الصلبة، ويمكنها تحمل الضغط الداخلي لمنتجات الغاز في الوقود المغلف، وهو ضمان مهم لسلامة المفاعلات المبردة بالغاز عالية الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يحافظ كربيد السيليكون على ثبات قوي أقل من 2100 درجة مئوية، ولن تتجاوز درجة حرارة قلب المفاعل المبرد بالغاز عالي الحرارة حد أمانه البالغ 1620 درجة مئوية، وبالتالي لن تحترق جزيئات الوقود بأي شكل من الأشكال، مما يتجنب بشكل أساسي التسرب الإشعاعي. بالإضافة إلى ذلك، فإن مفاعلات الملح المنصهر والمفاعلات المبردة بالغاز وكربيد السيليكون الأسود في المفاعلات المبردة بالغاز عالية الحرارة لها آفاق تطبيق واسعة.
