核反應(yīng)堆材料，核反應(yīng)堆內(nèi)用以產(chǎn)生可控核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)并保證安全運(yùn)行的各類材料。除核燃料外，還包括冷卻劑、慢化劑、反射層材料、結(jié)構(gòu)材料、控制材料和屏蔽材料等。核反應(yīng)堆材料一般在高溫、腐蝕介質(zhì)和輻照等特殊條件下工作，因此對(duì)它們的物理、化學(xué)和力學(xué)性能有嚴(yán)格要求。
冷卻劑
又稱載熱劑。其作用是將反應(yīng)堆內(nèi)因核裂變產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出堆外，在均勻堆中還兼作流體燃料的載體。冷卻劑的特點(diǎn)是，具有良好的傳熱性和流動(dòng)性，高沸點(diǎn)、低熔點(diǎn)、泵送功率低，對(duì)熱和輻射有良好的穩(wěn)定性，在反應(yīng)堆系統(tǒng)下不產(chǎn)生腐蝕，感生放射性低，中子俘獲截面小。常用的冷卻劑分氣體和液體兩類。氣體冷卻劑有二氧化碳和氦氣。其優(yōu)點(diǎn)是選擇工作壓強(qiáng)和溫度時(shí)，可以完全獨(dú)立地進(jìn)行，因而能實(shí)現(xiàn)高溫低壓運(yùn)行；缺點(diǎn)是泵送功率大。液體冷卻劑有輕水、重水和液態(tài)金屬。后者具有熱導(dǎo)率高、蒸氣壓低的特點(diǎn)?？煸鲋扯殉Ｓ靡簯B(tài)鈉作冷卻劑，熱導(dǎo)率高，但有一定腐蝕性，能使回路管道因質(zhì)量遷移而堵塞。此外，鈉吸收中子后會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)放射性24Na，而且鈉很活潑，遇水即爆炸，故在設(shè)計(jì)熱交換器時(shí)要特別注意。
慢化劑
用于熱中子反應(yīng)堆內(nèi)，使裂變產(chǎn)生的快中子減速為熱中子，從而提高裂變反應(yīng)的幾率。對(duì)慢化劑的要求是對(duì)中子有較高的散射截面和低的吸收截面。常用的慢化劑是輕水、重水和石墨。輕水是含氫物質(zhì)，慢化能力大，價(jià)格低廉，但吸收截面較大，對(duì)金屬有腐蝕作用，易發(fā)生輻射分解。重水的吸收截面小，并可發(fā)生（γ，n）反應(yīng)而為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)提供中子；缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，還要細(xì)心防止泄漏損失、污染和與氫化物發(fā)生同位素交換。石墨的吸收截面低于重水，但價(jià)格便宜，又是耐高溫材料，可用于非氧化氣氛的高溫堆中。此外，還可用碳?xì)浠衔铩⑩數(shù)茸髀瘎┎牧?。鈹?shù)穆芰Ρ仁?，用它作慢化劑可縮小堆芯尺寸，但鈹有劇毒、價(jià)格昂貴、易產(chǎn)生輻照腫脹，故使用受到限制。
反射層材料
在反應(yīng)堆活性區(qū)周圍用來(lái)散射從活性區(qū)泄漏出的中子，使其改變方向重新回到活性區(qū)。對(duì)反射層材料的要求與慢化劑相同，要求其散射截面要大，吸收截面要小。因此，好的慢化劑材料也是好的反射層材料。在快中子堆中，大部分裂變由高能中子引起，反射層材料由高質(zhì)量數(shù)的致密物質(zhì)組成，以使被反向散射進(jìn)堆芯的中子受到最小的慢化。常用的反射層材料有輕水、重水、石墨、鈹、氧化鈹、氧化鋯等。
結(jié)構(gòu)材料
包括燃料包殼、堆芯構(gòu)件、反應(yīng)堆容器、熱交換器和主回路管道等所用的材料。其中對(duì)包殼材料的性能要求最嚴(yán)。熱中子堆的包殼材料一般使用鋁合金、鎂合金和鋯合金。快中子堆包殼材料范圍比較寬。鋁、鎂合金是較早使用的結(jié)構(gòu)材料，由于其熔點(diǎn)低，只能用于低溫。鋯合金在高溫下強(qiáng)度好，在高溫純水中的耐腐蝕性接近不銹鋼，而其中子吸收截面卻只有不銹鋼的1/15，是目前水冷動(dòng)力堆中廣泛使用的結(jié)構(gòu)材料。奧氏體不銹鋼在高溫下的強(qiáng)度和抗腐蝕性能都很好，且價(jià)格比較便宜，也用作燃料元件包殼和其他結(jié)構(gòu)材料。低合金鋼和碳鋼普遍用于制作核反應(yīng)堆壓力容器。此外，可用作結(jié)構(gòu)材料的還有、鈦、、釩等合金。
控制材料
用于制作核反應(yīng)堆控制棒的材料。控制棒在反應(yīng)堆中起補(bǔ)償和調(diào)節(jié)中子反應(yīng)性以及緊急停堆的作用?？刂撇牧暇哂形战孛娲蟆⑸⑸浣孛嫘〉忍攸c(diǎn)。常用的控制材料有硼、鎘、鉿和某些ree及其合金。硼不僅中子吸收截面高，而且吸收中子的能量范圍較寬，一般以碳化硼或硼鋼作為控制材料。鎘的熱中子吸收截面比硼高，但對(duì)超熱中子的吸收截面小，一般制成銀鎘合金用于水冷堆。鉿不僅對(duì)熱中子和超熱中子都有高的吸收截面，而且是長(zhǎng)壽命的中子吸收體，特別適用于水冷堆。但鉿稀缺、昂貴，因而使用受到限制。
屏蔽材料
用于衰減反應(yīng)堆芯中產(chǎn)生的各種射線的材料。反應(yīng)堆產(chǎn)生的輻射中，危害最大的是穿透力大的中子和γ射線。屏蔽材料必須能夠衰減γ射線，并使快中子減速而被吸收。常用的屏蔽材料由含有重元素（如鉛）、輕元素（如水中的氫）以及中子吸收劑（如硼）的材料組成。加有重晶石或鐵礦石的混凝土也是常用的屏蔽材料。
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