Als mineralische Ressource mit guter Leistung kann schwarzes Siliziumkarbid je nach Leistung in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden. Wie wird es im Bereich der Kernenergie eingesetzt? Um seine Anwendungsfunktionen besser zu verstehen, stellen wir seine Anwendung im Bereich der Kernenergie vor.
Schwarzes Siliziumkarbid ist ein in der Natur äußerst seltenes Mineral, bekannt als Moissanit, eine Verbindung mit starker Kovalenz und Kovalenz, die aus Kohlenstoffatomen und Siliziumatomen besteht und daher eine sehr starke Stabilität aufweist. Laut „Anwendung von Siliziumkarbidmaterialien in Kernbrennelementen“ gibt es je nach Stapelreihenfolge mehr als 200 Varianten von Siliziumkarbid. Unter ihnen ist Siliziumkarbid mit kubisch-flächenzentrierter Struktur β-Siliziumkarbid, die Hauptkristallphase von schwarzem Siliziumkarbid, und β-Siliziumkarbid weist bei weniger als 2100 °C eine hohe Stabilität auf.
Da β-Siliziumkarbid viele hervorragende Eigenschaften wie stabile chemische Eigenschaften, hohe Wärmeleitfähigkeit, geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und hohe Härte aufweist, wird es häufig in der Materialverarbeitung, der Elektronik, der Luft- und Raumfahrt und der chemischen Industrie eingesetzt. Laut „Anwendung von Siliziumkarbidmaterialien in Kernbrennelementen“ weist schwarzes Siliziumkarbid außerdem die Eigenschaften eines kleinen Neutronenabsorptionsquerschnitts, einer guten Bestrahlungsstabilität, einer geringen Eigenaktivität und Zerfallswärme auf, was es für den Bereich der Kernreaktoren geeignet macht.
Im Bereich der Kernenergie wird bei den aktuellen inländischen Hochtemperatur-Gaskühlungsreaktoren der technische Weg der vollkeramischen Kugelbrennelemente eingeschlagen, deren Durchmesser weniger als 1 mm beträgt und in der Graphitmatrix verteilt ist, die aus einem kugelförmigen keramischen Kernbrennstoffkern, einer losen Pyrolysekohlenstoffschicht, einer inneren dichten Pyrolysekohlenstoffschicht, einer SiC-Schicht und einer äußeren dichten Pyrolysekohlenstoffschicht besteht.
Die hohe Stabilität von schwarzem Siliziumkarbid ist eine der Garantien für die inhärente Sicherheit von Hochtemperatur-Gaskühlungsreaktoren. Gemäß der Anwendung von Siliziumkarbidmaterialien in Kernbrennelementen ist das Wichtigste in der 4-Schicht-Beschichtungsstruktur die Siliziumkarbidschicht. Die vollständige Siliziumkarbidschicht kann die meisten gasförmigen und festen Spaltprodukte blockieren und dem Innendruck der Gasprodukte im beschichteten Brennstoff standhalten, was eine wichtige Garantie für die Sicherheit von gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren darstellt. Darüber hinaus behält Siliziumkarbid eine starke Stabilität unter 2100 °C bei, und die Temperatur des gasgekühlten Hochtemperaturreaktorkerns überschreitet seine Sicherheitsgrenze von 1620 °C nicht, sodass die Brennstoffpartikel in keiner Weise ausbrennen, was ein radioaktives Austreten grundsätzlich verhindert. Darüber hinaus haben Schmelzsalzreaktoren, gasgekühlte Reaktoren und schwarzes Siliziumkarbid in gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren breite Anwendungsaussichten.
