ГРЧ графит

Графит марки ГРЧ — искусственный мелкозернистый графит, предназначенный для использования в конструкциях ядерных реакторов. Его принципиальное технологическое отличие от большинства промышленных марок — применение непрокалённого пекового кокса в качестве наполнителя (при связующем пеке из каменноугольной смолы). После графитации при температуре около 2800 °С такое сырьё формирует мелкозернистую структуру с повышенной плотностью и более высокими прочностными характеристиками по сравнению со среднезернистыми реакторными графитами (типичная плотность которых 1,7–1,8 г/см³).

Физико-механические и теплофизические свойства графита ГРЧ

Свойства ГРЧ заметно зависят от типоразмера заготовки: при увеличении сечения плотность и прочность снижаются, а теплопроводность может возрастать из-за изменения текстуры при графитации крупных блоков. Ниже приведены характеристики для двух типоразмеров, документально подтверждённые в технической литературе.

Характеристики приведены для направления, параллельного оси прессования (вдоль высоты блока). Графит ГРЧ обладает анизотропией: свойства в перпендикулярном направлении отличаются, что необходимо учитывать при проектировании элементов кладки с направленной нагрузкой.

Требования к ядерной чистоте материала

Для применения в активной зоне реактора графит должен содержать ничтожно малое количество нейтронопоглощающих примесей. Ключевой нормируемый элемент — бор: его эффективное сечение захвата тепловых нейтронов составляет около 760 барн, тогда как у углерода — около 0,0034 барн. Даже несколько ppm бора ощутимо снижают нейтронно-физические характеристики реактора. Помимо бора, жёстко ограничивается содержание кадмия, ванадия, ртути, хлора, лития и редкоземельных металлов. ГРЧ относится к графитам ядерной чистоты, что предполагает входной контроль сырья и аттестацию готовой продукции по нейтронно-физическим характеристикам.

Применение реакторного графита ГРЧ

Графит ГРЧ используется как конструкционный материал кладок замедлителей и отражателей нейтронов в реакторах различного назначения: энергетических, исследовательских и промышленных. В уран-графитовых реакторах канального типа графитовая кладка собирается из вертикальных столбцов блоков; через неё проходят технологические каналы с тепловыделяющими сборками и каналы системы управления и защиты.

Функция графита как замедлителя — снизить кинетическую энергию нейтронов деления с нескольких МэВ до тепловых значений (около 0,025 эВ), при которых вероятность деления ²³⁵U максимальна. Как материал отражателя графит возвращает часть нейтронов, уходящих за пределы активной зоны, что повышает топливную экономичность реактора.

Мелкозернистая структура ГРЧ и повышенная прочность по сравнению со среднезернистыми реакторными марками позволяют изготавливать изделия в широком диапазоне типоразмеров — от цилиндрических вставок малого диаметра до крупных призматических блоков весом в несколько сотен килограммов.

О других конструкционных и специальных марках — в разделах Графит конструкционный и Графит марки МПГ.

Формы поставки графита ГРЧ

Поставляется в виде заготовок стандартных типоразмеров (блоки, цилиндры), а также в виде изделий после механической обработки по конструкторской документации заказчика. При механической обработке — резке, сверлении, фрезеровании — необходимо обеспечить удаление графитовой пыли. Условия поставки, минимальный объём партии и сроки согласовываются индивидуально.