En tant que ressource minérale aux bonnes performances, le carbure de silicium noir peut être utilisé dans différents domaines en fonction de ses performances, et comment est-il utilisé dans le domaine de l’énergie nucléaire ? Afin de mieux comprendre ses fonctions d’application, présentons son application dans le domaine de l’énergie nucléaire.
Le carbure de silicium noir est un minéral extrêmement rare dans la nature, connu sous le nom de moissanite, qui est un composé à forte covalence et à covalence composé d’atomes de carbone et d’atomes de silicium, il a donc une très forte stabilité. Selon l’« Application des matériaux en carbure de silicium dans les éléments combustibles nucléaires », il existe plus de 200 variantes de carbure de silicium selon la séquence d’empilement différente. Parmi eux, le carbure de silicium à structure cubique à faces centrées est le carbure de silicium β, qui est la principale phase cristalline du carbure de silicium noir, et le carbure de silicium β a une stabilité élevée à moins de 2100 °C.
Parce que le carbure de silicium β possède de nombreuses excellentes propriétés telles que des propriétés chimiques stables, une conductivité thermique élevée, un faible coefficient de dilatation thermique et une dureté élevée, il est largement utilisé dans le traitement des matériaux, l’électronique, l’aérospatiale et l’industrie chimique. Selon le document « Application des matériaux en carbure de silicium dans les éléments combustibles nucléaires », le carbure de silicium noir présente également les caractéristiques d’une petite section efficace d’absorption des neutrons, d’une bonne stabilité à l’irradiation, d’une faible activité intrinsèque et d’une faible chaleur de désintégration, ce qui le rend adapté au domaine des réacteurs nucléaires.
Dans le domaine de l’énergie nucléaire, le réacteur national actuel refroidi au gaz à haute température adopte la voie technique des éléments combustibles sphériques entièrement en céramique, le diamètre de l’élément combustible est inférieur à 1 mm, dispersé dans la matrice en graphite, qui est composée d’un noyau de combustible nucléaire en céramique sphérique, d’une couche de carbone pyrolytique lâche, d’une couche de carbone pyrolytique dense interne, d’une couche de SiC et d’une couche de carbone pyrolytique dense externe.
La grande stabilité du carbure de silicium noir est l’une des garanties de la sécurité inhérente des réacteurs refroidis au gaz à haute température. Selon l’application des matériaux en carbure de silicium dans les éléments combustibles nucléaires, l’élément important de la structure de revêtement à 4 couches est la couche de carbure de silicium, et la couche complète de carbure de silicium peut bloquer la plupart des produits de fission gazeux et solides, et peut résister à la pression interne des produits gazeux dans le combustible revêtu, ce qui est une garantie importante pour la sécurité des réacteurs refroidis au gaz à haute température. De plus, le carbure de silicium maintient une forte stabilité en dessous de 2100 °C, et la température du cœur du réacteur refroidi au gaz à haute température ne dépassera pas sa limite de sécurité de 1620 °C, de sorte que les particules de combustible ne seront en aucun cas brûlées, ce qui évite fondamentalement les fuites radioactives. De plus, les réacteurs à sels fondus, les réacteurs refroidis au gaz et le carbure de silicium noir dans les réacteurs refroidis au gaz à haute température ont de larges perspectives d’application.
