Por ser um recurso mineral de bom desempenho, o carboneto de silício preto pode ser utilizado em diversas áreas de acordo com o seu desempenho, e como é utilizado na área da energia nuclear? Para melhor compreender as suas funções de aplicação, vamos apresentar a sua aplicação no domínio da energia nuclear.
O carboneto de silício preto é um mineral extremamente raro na natureza, conhecido como moissanita, que é um composto com uma forte covalência e covalência composta por átomos de carbono e átomos de silício, pelo que possui uma estabilidade muito forte. De acordo com a “Aplicação de materiais de carboneto de silício em elementos de combustível nuclear”, existem mais de 200 variantes de carboneto de silício de acordo com as diferentes sequências de empilhamento. Entre eles, o carboneto de silício com estrutura cúbica de face centrada é o carboneto de silício β, que é a principal fase cristalina do carboneto de silício preto, e o carboneto de silício β tem uma elevada estabilidade a menos de 2100 °C.
Uma vez que o carboneto de silício β tem muitas propriedades excelentes, tais como propriedades químicas estáveis, elevada condutividade térmica, pequeno coeficiente de expansão térmica e elevada dureza, é amplamente utilizado no processamento de materiais, eletrónica, indústria aeroespacial e química. De acordo com a “Aplicação de materiais de carboneto de silício em elementos de combustível nuclear”, o carboneto de silício preto também possui características de pequena secção transversal de absorção de neutrões, boa estabilidade de irradiação, baixa atividade intrínseca e calor de decaimento, tornando -o adequado para o campo dos reactores nucleares.
No campo da energia nuclear, o atual reator doméstico refrigerado a gás de alta temperatura adota a rota técnica de elementos combustíveis esféricos totalmente cerâmicos, o diâmetro do elemento combustível é inferior a 1 mm, disperso na matriz de grafite, que é composta por núcleo de combustível nuclear cerâmico esférico, camada de carbono de pirólise solta, camada interna de carbono de pirólise densa, camada de SiC e camada externa de carbono de pirólise densa.
A elevada estabilidade do carboneto de silício negro é uma das garantias da segurança inerente aos reatores arrefecidos a gás de alta temperatura. De acordo com a aplicação de materiais de carboneto de silício em elementos de combustível nuclear, o importante na estrutura de revestimento de 4 camadas é a camada de carboneto de silício, e a camada completa de carboneto de silício pode bloquear a maioria dos produtos de fissão gasosa e sólida e pode suportar a pressão interna dos produtos gasosos no combustível revestido, o que é uma garantia importante para a segurança dos reatores refrigerados a gás de alta temperatura. Além disso, o carboneto de silício mantém uma forte estabilidade abaixo dos 2100 °C, e a temperatura do núcleo do reator arrefecido a gás a alta temperatura não excederá o seu limite de segurança de 1620 °C, pelo que as partículas de combustível não serão queimadas de forma alguma, o que evita fundamentalmente a fuga radioativa. Além disso, os reatores de sal fundido, reatores arrefecidos a gás e carboneto de silício preto em reatores arrefecidos a gás de alta temperatura têm amplas perspetivas de aplicação.
