Como recurso mineral con buen rendimiento, el carburo de silicio negro se puede utilizar en diferentes campos según su rendimiento, y ¿cómo se utiliza en el campo de la energía nuclear? Para comprender mejor sus funciones de aplicación, presentemos su aplicación en el campo de la energía nuclear.
El carburo de silicio negro es un mineral extremadamente raro en la naturaleza, conocido como moissanita, que es un compuesto con fuerte covalencia y covalencia compuesto por átomos de carbono y átomos de silicio, por lo que tiene una estabilidad muy fuerte. Según la «Aplicación de materiales de carburo de silicio en elementos de combustible nuclear», existen más de 200 variantes de carburo de silicio según la diferente secuencia de apilamiento. Entre ellas, el carburo de silicio con estructura cúbica centrada en las caras es el carburo de silicio β, que es la fase cristalina principal del carburo de silicio negro, y el carburo de silicio β tiene una alta estabilidad a menos de 2100 °C.
Debido a que el carburo de silicio β tiene muchas propiedades excelentes, como propiedades químicas estables, alta conductividad térmica, pequeño coeficiente de expansión térmica y alta dureza, se usa ampliamente en el procesamiento de materiales, la electrónica, la industria aeroespacial y la química. Según el documento «Aplicación de materiales de carburo de silicio en elementos de combustible nuclear», el carburo de silicio negro también tiene las características de una pequeña sección transversal de absorción de neutrones, buena estabilidad de irradiación, baja actividad intrínseca y calor de desintegración, lo que lo hace adecuado para el campo de los reactores nucleares.
En el campo de la energía nuclear, el actual reactor doméstico refrigerado por gas de alta temperatura adopta la ruta técnica de elementos combustibles esféricos totalmente cerámicos, el diámetro del elemento combustible es inferior a 1 mm, disperso en la matriz de grafito, que se compone de núcleo de combustible nuclear cerámico esférico, capa de carbono de pirólisis suelta, capa de carbono de pirólisis densa interna, capa de SiC y capa de carbono de pirólisis densa externa.
La alta estabilidad del carburo de silicio negro es una de las garantías de la seguridad inherente de los reactores refrigerados por gas de alta temperatura. Según la aplicación de materiales de carburo de silicio en elementos de combustible nuclear, lo importante en la estructura de revestimiento de 4 capas es la capa de carburo de silicio, y la capa completa de carburo de silicio puede bloquear la mayoría de los productos de fisión sólidos y gaseosos, y puede soportar la presión interna de los productos gaseosos en el combustible revestido, lo que es una garantía importante para la seguridad de los reactores refrigerados por gas de alta temperatura. Además, el carburo de silicio mantiene una fuerte estabilidad por debajo de los 2100 °C, y la temperatura del núcleo del reactor refrigerado por gas de alta temperatura no superará su límite de seguridad de 1620 °C, por lo que las partículas de combustible no se quemarán de ninguna manera, lo que evita fundamentalmente las fugas radiactivas. Además, los reactores de sal fundida, los reactores refrigerados por gas y el carburo de silicio negro en los reactores refrigerados por gas de alta temperatura tienen amplias perspectivas de aplicación.
