6.2. Изменение свойств

ПРИ НЕЙТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ

Как было сказано выше, графит применяется в ядерной технике в качестве замедлителя в гетерогенных реакторах в виде отдельных бло­ков, секций или стержней. В гомогенных реакторах углерод (графит) применяется в смеси с ураном или его соединениями. Для этих целей обычно применяют графиты высокой химической чистоты, например, марки АРВ. Рентгеноструктурными исследованиями установлено, что после нейтронного облучения при поглощенных дозах свыше 1 020 Н/см² (10 200 Н/м²) наблюдается сначала смещение или расширение а затем исчезновение интерференционных линий. Это указывает на разруше­ние кристаллической решетки или полное разупорядочение структуры.

В результате такой перестройки структуры наблюдается изме­нение физических свойств: электросопротивление увеличивается в 3,5 раза, теплопроводность уменьшается в 20 раз, а модуль упругос­ти и твердость повышаются примерно в 2 раза.

Трмическая обработка облученного графита при температурах, превышающих температуру при облучении, снимает эти изменения. Например, модуль упругости восстанавливается уже при 1400 К, а теплопроводность и электропроводность - только после отжига при температурах выше 2 400 К.

6.3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Углеграфитовые материалы весьма инертны в химическом отношении ко многим реагентам при невысоких температурах. По­этому они используются при изготовлении кислотоупорной аппара­туры. Но с повышением температуры их химическая активность рез­ко меняется (табл. 17). Окисление аморфных углеродистых материа­лов начинается уже при температуре 620 К, графита - при 720 К.

При повышении температуры графитации температура окисле­ния и воспламенения повышается.

Как видно из табл. 17, углерод не реагирует с азотом, но по некото­рым сведениям, он начинает реагировать с поверхностью графита при T_w = 2 800 К, тогда как сублимация последнего становится существен­ной при T_w > 3 300 К (T_w - температура поверхности). При сублима­ции графита образуется в основном молекула углерода С₃. По сведе­нию Ю. В. Полежаева и Ф. Б. Юревича, при температуре торможения набегающего газового потока Т_с = 6 000 К и давлении Р_с = 5 -10⁵ Па, 30 % графита уносится в виде цианистых соединений. Химическая активность углеродистых материалов определяется степенью упорядоченности и плотностью углеродного вещества, величиной графитовых кристалли­тов, наличием химически связанного или адсорбированного водорода и других газов. Так, реакция карбидообразования в вакууме происхо­дит при температурах на 300...500 К ниже, чем в защитной атмосфере.

На реакционную способность углерода каталитически влияют примеси Fe, Си, Mn, Na, Са, Si, V, А1 и других металлов.

Большое практическое значение имеет сорбция (физическая и химическая) газов углеродом. Активирование углеродных материа­лов повышает сорбционную емкость в 2...5 раз. На принципе уголь­ной сорбции созданы противогазы, медицинские сорбенты, кото­рые применяются на Земле и в космосе.

Таблица 17