Poškodba grafitnega prahu zaradi sevanja odločilno vpliva na tehnično in ekonomsko učinkovitost reaktorja, zlasti visokotemperaturnega plinsko hlajenega reaktorja s prodnato plastjo. Mehanizem moderatorja nevtronov je elastično sipanje nevtronov in atomov moderatorja, energija, ki jo prenašajo, pa se prenese na atome moderatorja. Grafitni prah je tudi obetaven kandidat za plazemsko usmerjene materiale za jedrske fuzijske reaktorje. Naslednji uredniki iz Fu Ruite predstavljajo uporabo grafitnega prahu v jedrskih poskusih:
S povečanjem fluence nevtronov se grafitni prah najprej skrči, po dosegu majhne vrednosti pa se krčenje zmanjša, vrne na prvotno velikost in se nato hitro razširi. Da bi učinkovito izkoristili nevtrone, ki se sproščajo pri cepitvi, jih je treba upočasniti. Toplotne lastnosti grafitnega prahu se pridobijo s preskusom obsevanja, pogoji preskusa obsevanja pa morajo biti enaki dejanskim delovnim pogojem reaktorja. Drugi ukrep za izboljšanje izkoriščanja nevtronov je uporaba odsevnih materialov za odboj nevtronov, ki uhajajo iz jedrskega reakcijskega območja jedrske cepitve nazaj. Mehanizem odboja nevtronov je tudi elastično sipanje nevtronov in atomov odbojnih materialov. Da bi nadzorovali izgubo zaradi nečistoč na dovoljeno raven, mora biti grafitni prah, ki se uporablja v reaktorju, jedrsko čist.
Jedrski grafitni prah je veja grafitnih praškastih materialov, razvitih kot odgovor na potrebe gradnje jedrskih fisijskih reaktorjev v zgodnjih 1940-ih. Uporablja se kot moderator, odboj in strukturni material v proizvodnih reaktorjih, plinsko hlajenih reaktorjih in visokotemperaturnih plinsko hlajenih reaktorjih. Verjetnost, da nevtron reagira z jedrom, se imenuje presek, cepitveni presek toplotnih nevtronov (povprečna energija 0,025 eV) U-235 pa je za dve stopnji višji od cepitvenega preseka nevtronov (povprečna energija 2 eV). . Modul elastičnosti, trdnost in koeficient linearne ekspanzije grafitnega prahu naraščajo s povečanjem fluence nevtronov, dosežejo veliko vrednost in se nato hitro zmanjšajo. V zgodnjih štiridesetih letih prejšnjega stoletja je bil na voljo samo grafitni prah po dostopni ceni, ki je bila blizu te čistosti, zato so vsi reaktorji in kasnejši proizvodni reaktorji uporabljali grafitni prah kot moderirni material, s čimer se je začela jedrska doba.
Ključ do izdelave izotropnega grafitnega prahu je uporaba delcev koksa z dobro izotropijo: izotropni koks ali makro-izotropni sekundarni koks, narejen iz anizotropnega koksa, in trenutno se na splošno uporablja tehnologija sekundarnega koksa. Velikost škode zaradi sevanja je povezana s surovinami grafitnega prahu, proizvodnim procesom, fluenco hitrih nevtronov in hitrostjo fluence, temperaturo obsevanja in drugimi dejavniki. Borov ekvivalent jedrskega grafitnega prahu mora biti okoli 10~6.
Čas objave: 18. maj 2022