钍基熔盐堆芯的高温燃料熔盐既是载热剂，又是核反应的热源，是完全不同于其它固体燃料的一种全新核反应堆燃料利用技术。石墨材料具有高纯度，耐高温、耐腐蚀、高导电、高导热等优异性能，是液态熔盐反应堆慢化中子的首选材料。尽管石墨材料具有诸多优异特性，但由于堆芯慢化剂石墨和液态高温熔盐直接接触，熔盐将在石墨孔隙中扩散和渗透，使熔盐在石墨孔隙区域富集，导致局部中子通量较高；另外，中子慢化过程中，将引发石墨晶格畸变，形成大量的间隙原子-空位缺陷，辐照损伤较多，导致石墨材料热电性能降低，几何尺寸变化；且间隙原子处在石墨的层与层之间，容易团聚并储能，储能瞬间释放出大量热，使石墨慢化剂局部区域温度陡升，对反应堆造成危害。此外，渗透到石墨慢化剂孔洞中的熔盐经中子反应后形成 Xe、Kr 等裂变产物不易被去除，不利于反应堆的稳定高效运行。      目前针对液态熔盐堆用石墨慢化材料，国内尚无定型的产品。液态熔盐实验堆用的石墨慢化剂材料依赖进口，自行研制和开发熔盐堆芯用石墨慢化剂材料已迫在眉睫。近年来，各国科研人员在针对熔融氟化盐与慢化剂石墨材料之间的相互作用研究基础上，对熔盐堆芯用慢化剂石墨材料的选择提出的主要要求如下：(1) 纯度    核石墨的第一要素是高纯度。核石墨中的杂质吸收中子，造成中子损失，降低反应堆效率。核石墨的纯度常用硼当量来表示，即用全部杂质吸收中子数折合成具有相同吸收数的硼的浓度来表示。新一代的示范或商业化核石墨材料其硼含量要小于 1 mg/kg。（2）孔径尺寸    在熔盐堆运行过程中，携带核燃料的液态熔盐直接与石墨材料接触，因此石墨材料的孔隙率和孔径尺寸决定了熔盐的渗透量。石墨材料的开孔率越低，平均孔径尺寸越小，则越能有效阻止熔盐的渗透，对熔盐堆的稳态运行和寿命也越有利。此外，高温液态燃料渗入石墨构件后，裂变反应将在石墨内部发生。石墨慢化剂除了要承受快中子辐照损伤外，还直接承受裂变反冲核的轰击，从而易引发石墨构件的损坏，因此对石墨慢化材料的孔径结构提出很高要求。研究表明， 堆芯石墨慢化剂材料的平均孔径尺寸应低于 900 nm。（3） 各向同性度    石墨的辐照损伤研究表明，各向同性石墨比各向异性石墨能更耐辐照损伤，这是因为石墨维度随着辐照剂量的增加所致的各向异性变化会影响到反应堆组件的稳定性。在熔盐堆运行过程中，由于温度上升产生热膨胀和辐照引起的维格纳（Wegner）生长，将引发石墨构件不同方向尺寸变化的不同步性，由此产生的应力可能引发石墨构件的相互挤压，甚至变形和扭曲，所以要求慢化剂石墨的各向同性度越高越好，其各向异性度应低于 1.05。（4）力学强度

    在熔盐堆芯内，石墨不仅作为慢化剂中子的材料，同时又是结构材料。石墨材料的强度决定了它所承受负荷的能力，直接影响熔盐堆堆内构件的设计。在反应堆运行过程中，慢化剂石墨在高温熔盐堆中承受各种机械负荷，辐照和温度负荷的不均匀分布及其随时间的变化，将产生交变的辐照应力和热应力，从而对慢化剂石墨材料的力学性能，特别是抗弯强度和抗拉强度须分别高于 50 MPa 和 25 MPa。（5）辐照损伤

     熔盐 FLiBe 中的 Li 和 F 等与中子反应将产生大量的氚，氚的放射性和辐照效应导致熔盐堆中的氚对堆芯石墨材料有很强辐照损伤，包括氚的效应、氦的效应以及氚和氦之间相互作用的效应。随着辐照剂量增加，核石墨的维度先收缩再急剧膨胀；此外在慢化的过程中会在石墨晶格中形成大量的间隙原子-空位缺陷对，使石墨晶格发生蠕变，间隙原子处在石墨的层与层之间，容易团聚并储能，储能瞬间释放会使核石墨局域温度陡升，将影响反应堆其他组件的结构稳定性，对反应堆造成危险。另一方面，由于中子辐照在核石墨中形成大量的缺陷结构，从而导致核石墨的各种物理性能都会发生变化，从而影响核石墨的整体使用效果。因此，满足辐照设计要求的数据的获取是“石墨”能否转成“核石墨”的必要条件。      近年来，围绕核石墨材料的研发，国内研究机构和产业界投入了巨大的财力和人力推进核石墨的国产化。相信在未来我国熔盐示范堆和商业堆的建设中，必将会看到具有我国自主知识产权的核石墨的身影。

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