Là một nguồn tài nguyên khoáng sản có hiệu suất tốt, cacbua silic đen có thể được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau tùy theo hiệu suất của nó, và nó được sử dụng như thế nào trong lĩnh vực điện hạt nhân? Để hiểu rõ hơn về các chức năng ứng dụng của nó, chúng ta hãy giới thiệu ứng dụng của nó trong lĩnh vực điện hạt nhân.
Cacbua silic đen là một loại khoáng chất cực kỳ hiếm trong tự nhiên, được gọi là moissanite, là một hợp chất có liên kết cộng hóa trị và liên kết cộng hóa trị mạnh được tạo thành từ các nguyên tử cacbon và nguyên tử silic, do đó có độ ổn định rất cao. Theo “Ứng dụng vật liệu cacbua silic trong các thành phần nhiên liệu hạt nhân”, có hơn 200 biến thể của cacbua silic theo trình tự xếp chồng khác nhau. Trong số đó, cacbua silic có cấu trúc lập phương tâm mặt là cacbua silic β, là pha tinh thể chính của cacbua silic đen và cacbua silic β có độ ổn định cao ở nhiệt độ dưới 2100 °C.
Do cacbua silic β có nhiều đặc tính tuyệt vời như tính chất hóa học ổn định, độ dẫn nhiệt cao, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ và độ cứng cao nên được sử dụng rộng rãi trong chế biến vật liệu, điện tử, hàng không vũ trụ và công nghiệp hóa chất. Theo “Ứng dụng vật liệu cacbua silic trong các thành phần nhiên liệu hạt nhân”, cacbua silic đen cũng có các đặc điểm là tiết diện hấp thụ neutron nhỏ, độ ổn định bức xạ tốt, hoạt động nội tại thấp và nhiệt phân rã, làm cho nó phù hợp với lĩnh vực lò phản ứng hạt nhân.
Trong lĩnh vực điện hạt nhân, lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao trong nước hiện nay áp dụng lộ trình kỹ thuật của các thanh nhiên liệu hình cầu toàn gốm, đường kính của thanh nhiên liệu nhỏ hơn 1mm, phân tán trong ma trận than chì, bao gồm lõi nhiên liệu hạt nhân gốm hình cầu, lớp carbon nhiệt phân rời, lớp carbon nhiệt phân dày đặc bên trong, lớp SiC và lớp carbon nhiệt phân dày đặc bên ngoài.
Độ ổn định cao của silicon carbide đen là một trong những đảm bảo cho sự an toàn vốn có của lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao. Theo ứng dụng của vật liệu silicon carbide trong các thanh nhiên liệu hạt nhân, điều quan trọng trong cấu trúc lớp phủ 4 lớp là lớp silicon carbide và lớp silicon carbide hoàn chỉnh có thể chặn hầu hết các sản phẩm phân hạch khí và rắn, đồng thời có thể chịu được áp suất bên trong của các sản phẩm khí trong nhiên liệu được phủ, đây là một đảm bảo quan trọng cho sự an toàn của lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao. Ngoài ra, silicon carbide duy trì độ ổn định mạnh mẽ dưới 2100 °C và nhiệt độ của lõi lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao sẽ không vượt quá giới hạn an toàn là 1620 °C, do đó các hạt nhiên liệu sẽ không bị đốt cháy theo bất kỳ cách nào, về cơ bản tránh được rò rỉ phóng xạ. Ngoài ra, lò phản ứng muối nóng chảy, lò phản ứng làm mát bằng khí và silicon carbide đen trong lò phản ứng làm mát bằng khí nhiệt độ cao có triển vọng ứng dụng rộng rãi.