Come risorsa minerale con buone prestazioni, il carburo di silicio nero può essere utilizzato in diversi campi in base alle sue prestazioni e come viene utilizzato nel campo dell’energia nucleare? Per comprendere meglio le sue funzioni applicative, introduciamo la sua applicazione nel campo dell’energia nucleare.
Il carburo di silicio nero è un minerale estremamente raro in natura, noto come moissanite, che è un composto con forte covalenza e covalenza composta da atomi di carbonio e atomi di silicio, quindi ha una stabilità molto forte. Secondo “Application of Silicon Carbide Materials in Nuclear Fuel Elements”, ci sono più di 200 varianti di carburo di silicio in base alla diversa sequenza di impilamento. Tra queste, il carburo di silicio con struttura cubica a facce centrate è il β-carburo di silicio, che è la principale fase cristallina del carburo di silicio nero, e il β-carburo di silicio ha un’elevata stabilità a meno di 2100 °C.
Poiché il β-carburo di silicio ha molte proprietà eccellenti come proprietà chimiche stabili, elevata conduttività termica, piccolo coefficiente di dilatazione termica ed elevata durezza, è ampiamente utilizzato nella lavorazione dei materiali, nell’elettronica, nell’industria aerospaziale e chimica. Secondo “Application of Silicon Carbide Materials in Nuclear Fuel Elements”, il carburo di silicio nero ha anche le caratteristiche di piccola sezione trasversale di assorbimento dei neutroni, buona stabilità all’irradiazione, bassa attività intrinseca e calore di decadimento, rendendolo adatto al campo dei reattori nucleari.
Nel campo dell’energia nucleare, l’attuale reattore domestico raffreddato a gas ad alta temperatura adotta la via tecnica degli elementi di combustibile sferici completamente ceramici, il diametro dell’elemento di combustibile è inferiore a 1 mm, disperso nella matrice di grafite, che è composta da nucleo di combustibile nucleare ceramico sferico, strato di carbonio di pirolisi sciolto, strato di carbonio di pirolisi denso interno, strato di SiC e strato di carbonio di pirolisi denso esterno.
L’elevata stabilità del carburo di silicio nero è una delle garanzie per la sicurezza intrinseca dei reattori raffreddati a gas ad alta temperatura. Secondo l’applicazione dei materiali in carburo di silicio negli elementi di combustibile nucleare, la cosa importante nella struttura di rivestimento a 4 strati è lo strato di carburo di silicio, e lo strato completo di carburo di silicio può bloccare la maggior parte dei prodotti di fissione gassosi e solidi, e può resistere alla pressione interna dei prodotti gassosi nel combustibile rivestito, che è un’importante garanzia per la sicurezza dei reattori raffreddati a gas ad alta temperatura. Inoltre, il carburo di silicio mantiene una forte stabilità al di sotto di 2100 °C, e la temperatura del nucleo del reattore raffreddato a gas ad alta temperatura non supererà il suo limite di sicurezza di 1620 °C, quindi le particelle di combustibile non verranno bruciate in alcun modo, il che evita fondamentalmente perdite radioattive. Inoltre, i reattori a sali fusi, i reattori raffreddati a gas e il carburo di silicio nero nei reattori raffreddati a gas ad alta temperatura hanno ampie prospettive di applicazione.
