grafietkern

Grafietkern is een kernonderdeel dat hoofdzakelijk uit grafiet bestaat en in de context van kernenergie meestal verwijst naar een kern van een reactor waarin grafiet fungeert als moderator en/of reflector. In grafietgestaakte reactoren worden kanalen voor brandstof in grafietblokken geplaatst. Het grafiet remt de snelheid van neutronen zonder veel te absorberen, waardoor sneller ontstaan neutronen kunnen blijven bijdragen aan de reactorreactie. Grafietkernen komen voor in zowel oudere ontwerpconcepten als in sommige nog in gebruik zijnde reactoren.

Grafiet heeft unieke eigenschappen die het geschikt maken als moderator. Het heeft een hoog smeltpunt en goede temperatuurstabiliteit, relatief lage neutronenabsorptie en een eigen anisotrope structuur. Daarnaast functioneert grafiet als warmtegeleider en biedt het mechanische ondersteuning in de blokkonstrukten. Bij irradiatie ondervindt grafiet echter veranderingen: het kan microrisotomische vervormingen vertonen, spronggewijs vocht of “Wigner-energie” opslaan en heeft behoefte aan beheer van oxidatie- en corrosieprocessen. Door straling kan het materiaal verzwaren en verkruimelen, wat de veiligheid en ontmanteling beïnvloedt.

Wat betreft veiligheid en geschiedenis speelt de grafietkern een belangrijke rol. Grafietmoderatorkernen vereisten doorgaans een inert of reducerend milieu; oxidatie bij hoge temperaturen kan tot degradatie leiden. In sommige historische ontwerpen, zoals RBMK-achtige reactoren, maakte grafiet als moderator deel uit van de kernarchitectuur en heeft de publieke ervaring met incidenten zoals de Chernobyl-ramp aangetoond hoe belangrijk materiaalgedrag onder straling is.

Tijdens de ontmanteling van grafietgestuurde reactoren blijft afvalbeheer van grafietblokken een langlopend aandachtspunt vanwege radioactiviteit en lange halfwaardetijden.