Лекция 14. Графит в атомной промышленности

1. Углерод и его модификация - графит

2. Коррозионная и радиационная стойкость

3. Применение графита в яэу

1. Углерод и его модификация-графит

Положение углерода в таблице Менделеева	IVв-группа, Z=6, 1s22s22p2, A=12,01
Изотопы	12С (98,892%), 13С (1,108%)
Сечение поглощения т.н.	0,0036 б (сталь – 2-3 б)
Модификации	Алмаз Графит 3. Аморфный камен. уголь
Решётка графита	Гексагональная структура: базисная плоскость – типа бензольных колец, слои–АВАВ…(гексагональный графит) а=0,246 нм, с=0,670 нм, а/с=2,724 (основная модификация и единс-твенная у искусствен. графитов) АВС…(ромбоэндрический графит)
Получение искусственного конструкционного графита	Электродная технология из шихты (75% кокса+25% коксо-угольный пек)
Атомный радиус	0,077 нм

 Технология получения искусственного графита

• предварительное дробление сырья

• прокаливание (1100-1300^оС)

• размол, рассев, составление шихты

• подготовка связующего (пека)

• смешение

• формирование (выдавливанием)

• обжиг (1100-1300^оС)

• графитизация (от 1880 до 2400-2800^оС с формирова-нием трёхмерной кристаллической структуры)

• рафинирование (хлор, фтор)

 Пористость конструкционного графита

• кроме степени совершенства кристаллической структуры важным структурным параметром является пористость  = 1 - _б/_р (_б и _р – объёмная и пикнометрическая плотность)

• максимальное число пор имеет размер около нуля и около 2 нм

• газопроницаемость Г = Аⁿ , n  3,5

• электросопротивление  1/_б, теплопроводность , коэффициент термического расширения (КТР) зависит и от количества, и от ориентации пор

• плотность обычно составляет 1,650-1,950 г/см³

 графит обладает высокой теплопроводностью, которая зависит от размера и ориентации (текстуры) зёрен, степени совершенства решётки, плотности и коэффициент теплопроводности  может составлять при повышенных Т от 10 до 140 (оси формирования) и 200 () Вт/(мК) ( алюминия ранен 210-230 Вт/(мК))

 механические свойства

• модуль Юнга равен 0,6510⁴() и 0,510⁴()МПа

• хрупкость, разрушающее напряжение по Гриффитсу

( - поверхностная энергия, l – длина трещины)

• прочность максимальна при сжатии, при одноосном растяжении и изгибе в 3-4 раза ниже

Марка графита	в,сжатие (), МПа	в,сжатие (), МПа
ГР-280	34	24
ГРП2-125	59,2	58,9
МГП-6	100	100
ГР-1	70	84

• уникальное свойство – увеличение (на 200%) прочности при увеличении Т вплоть до 2500^оС и дальнейшее снижение (при 20 и 3000^оС прочность примерно одинакова)

• ползучесть аналогична по характеру с ползучестью металлов, но сдвинута к более высоким температурам (до 1500^оС – логарифмическая и обратимая, при 2000^оС и выше – имеет все три стадии), зависит от структуры, пример поведения скорости установившейся ползучести зарубежного графита ЕСА:

с Q=420 кДж/моль (4,4 эВ)