慢化剂
简介
热中子反应堆中裂变主要由热中子(<0.1eV，2200m/s)引起，而裂变产生的中子能量从0.1到10MeV，平均为2MeV，这些中子需由慢化剂迅速慢化成热中子，用作慢化剂的材料既要有效地慢化中子，又要尽量少地吸收中子。通常用慢化比表征物质的慢化效率，它等于慢化能力与物质宏观吸收截面之比。慢化能力等于中子平均对数能降与物质宏观散射截面之积。质量越轻的元素中子平均对数能降越大。常用的慢化剂材料有含氢的材料(轻水、重水、某些有机物和金属氢化物)、铍(金属、氧化物)和石墨。应具有以下性能：(1)良好的核特性，即中子宏观散射截面∑s大，宏观吸收截面∑a小;(2)良好的导热性、热稳定性和辐照稳定性;(3)密度高;(4)对堆芯结构材料腐蚀作用小;(5)成本低。通常分固体慢化剂和液体慢化剂两类。前者有石墨、铍、氧化铍和氢化锆等，后者有(轻)水和重水。水具有良好的热物理性能，慢化能力强，价廉，使用方便，因此以水作慢化剂的反应堆得到了迅速发展。重水和石墨虽有许多优良的性能，但因重水价昂，石墨慢化能力较差，故使用受到较大限制。
评价
石墨中的碳元素，以及水中的氢元素都能起到慢化作用。因此通常用于热中子反应堆慢化剂的有三种材料○ 轻水（H2O）是含氢物质，慢化能力大，价格低廉，但吸收截面较大，对金属有腐蚀作用，易发生辐射分解。○ 重水（氘，D2O）的吸收截面小，并可发生（ γ，n ）反应而为链式反应提供中子；缺点是价格昂贵，还要细心防止泄漏损失、污染和与氢化物发生同位素交换。○ 石墨的吸收截面低于重水，且价格便宜，又是耐高温材料，可用于非氧化气氛的高温堆中。 此外，还可用碳氢化合物、铍等作慢化剂材料。铍的慢化能力比石墨好，用它作慢化剂可缩小堆芯尺寸，但铍有剧毒 、价格昂贵、易产生辐照肿胀，故使用受到限制。[1]