近日，中国科学院上海应用物理研究所碳基材料研究团队在离子束评估核石墨辐照尺寸变化研究取得重要进展，建立了核石墨薄片样品在离子束辐照下的曲率变化和快中子辐照尺寸变化的关系。相关成果以“Estimating the dimensional change behavior of nuclear graphite with heavy-ion irradiation-induced bending”为题，发表于碳材料科学领域顶级期刊CARBON，论文第一及通讯作者为上海应物所贺周同副研究员。 

四代堆中的高温气冷堆和熔盐堆都采用核石墨作为慢化体材料，因此近些年来我国的石墨企业积极地发展核石墨材料。核石墨在反应堆服役过程中受快中子辐照，其尺寸会发生较大变化，进而产生应力和开裂，因此辐照尺寸稳定性是核石墨的重要指标，常规测量核石墨尺寸变化的方法是在材料测试堆中开展辐照试验。但是，该试验周期长、投资大、材料测试堆资源紧缺，很难用于石墨生产工艺的改进过程。为了促进国产核石墨特别是熔盐堆核石墨技术的发展，作者利用离子辐照与快中子辐照的相似性，巧妙地借助石墨薄片样品在离子辐照环境下的翘曲现象，通过建立在辐照环境下样品曲率变化与辐照尺寸变化之间的定量关系，建立了离子辐照翘曲预测核石墨辐照尺寸变化的方法。该方法通过大量的理论计算、模型优化以及辐照实验，克服了离子辐照射程相对较小，核石墨本征的不均匀性等困难。作者还用该方法对已知中子辐照数据的核石墨进行实验，证明了该方法的有效性和适用性。由于其便捷性，该方法可以快速地评估新石墨牌号的辐照尺寸变化，进而指导新核石墨牌号生产工艺的改进。  

本项研究得到了上海市自然科学基金的资助支持。（材料研究部 供稿）  

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.12.087