石墨潛能（stored energy of graphite）是指在快中子輻照下，石墨熱焓的增量稱為潛能或維格納能。1942年英國理論物理學家維格納第一次提出，高能粒子（包括高能中子）可把原子從晶格中擊出，從此這一效應稱為維格納效應。維格納計算了裂變中子在石墨慢化材料中所損失的能量。中子的能量轉化為石墨的潛能、所以潛能又常稱為維格納能。
基本介紹
- 中文名：石墨潛能
- 外文名：stored energy of graphite
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 別稱：維格納能
簡介,裂變中子,潛能釋放率,石墨潛能與輻照劑量的關係,
簡介
石墨潛能（stored energy of graphite）是指在快中子輻照下，石墨熱焓的增量稱為潛能或維格納能。1942年英國理論物理學家維格納第一次提出，高能粒子（包括高能中子）可把原子從晶格中擊出，從此這一效應稱為維格納效應。維格納計算了裂變中子在石墨慢化材料中所損失的能量。中子的能量轉化為石墨的潛能、所以潛能又常稱為維格納能。
裂變中子
一個裂變中子（平均能量2MeV），在石墨中慢化到熱中子平均可產生20000個間隙原子。一對“間隙原子-空位”的生成熱約1010KJ/mol，間隙原子-空位對偶簡稱間-空對，間隙原子可以結合成簇團，例如部分間隙原子可能以C2的形式存在，此時間-空對的生成熱有所下降，約為710KJ/mol，潛能是以石墨的一種晶體缺陷，即以間-空對的形式存於石墨之中，當輻照過的石墨加熱到高於原來的輻照溫度，即進行退火時，熱運動使石墨晶體中的缺陷擴散，特別會促使間隙原子與空位互相複合而湮滅，同時將其生成熱釋放出來，即把潛能S以熱能的形式釋放出來。
潛能釋放率
溫度升高1℃所釋放的潛能稱為潛能釋放率。表征潛能釋放率與退火溫度之間關係的是潛能釋放曲線（圖1）。
圖1石墨潛能與輻照劑量的關係
可用氧彈熱量計測出的石墨輻照試樣燃燒熱的增值。這一熱量增值就是總潛能S1。總潛能隨輻照劑量的增加而增加，但卻隨輻照溫度的升高而顯著下降。輻照溫度在300℃以上時，總潛能的積累很少，潛能釋放曲線上也不會出現高峰。石墨在30℃下長期輻照到1022n/cm2（En>0.18MeV），總潛能得到飽和值，約為2730-2940J/g。石墨潛能S1與輻照劑量的關係示於圖2。
圖2