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흑연의 녹는점 측정 및 액체 탄소의 물성-1963년부터 2003년까지 개관

전문가 제언: ○ 흑연은 석탄이 탄화가 완성되어 생성된 물질로서 대기 중에서는 연소하지 않으며 따라서 석탄의 한 종류가 아닌 독립된 광물로 분류된다. 수소는 완전히 이탈되어 탄소와 Ash로 구성된 물질이며 탄소를 대상으로 한 연구의 재료로 이용된다. 공업적으로는 주로 검은 염료(연필 심, 등)로 사용되어 왔고 최근에는 원자력 발전소의 노심의 구성 재료로 사용된다.

○ 본문에서 제시된 바와 같이 흑연은 녹는점이 높고 비열이 큰 고체임으로 냉각제 유출 사고 시에도 노심의 온도 변화를 느리게 한다. 이 경우 흑연의 열전도에 의해 핵연료에서 발생한 열이 압력 용기 외부로 계속 전달됨으로 최대 온도 도달 시간이 2~3일 정도까지 지연되어 안전성을 높여준다.

○ 흑연을 재료로 조작하는 기술 중 재미있는 것으로 고체 흑연의 용융 중 어떤 액체 금속(V, Mo, W)에 액체 탄소를 확산시킴으로서 입자 크기 0.01 ㎛의 탄소 콜로이드를 만들 수 있다는 것이다.

○ 본문에서 다루는 빠른 전기 가열의 대상으로 흑연 샘플의 기본적인 요구조건이 있다. 용융점까지 또는 그 이상으로 가열되어야 하는 흑연은 2 g/㎤ 이상의 높은 초기 밀도를 가지고 있어야 한다. 가장 좋은 샘플은 본문에 나오는 HOPG로 그 초기 밀도가 2.26 g/㎤이다.

○ 원주형 막대 흑연의 표면은 두 가지, 즉 a-표면(원주표면 방향)과 c-표면(반경 방향)으로 되어있는데 전기를 통과시키면 그 중 전기 전도도가 높은 표면으로 흐르게 된다. 이 때 부피의 팽창은 주로 c-표면에서 일어난다. a-표면은 위와 같은 반경 방향의 팽창에 저항하게 된다.

○ 따라서 위에서 말한 흑연과 다른 저밀도 흑연(1.50~1.85 g/㎤)을 사용하면 전기의 통과에 따라 팽창에 대하여 서로 다른 동태를 보이는 두 표면을 가진 흑연 샘플은 표면에 따른 팽창력의 차이에 따라 녹는 온도에 이르기 전에 구조적으로 파괴 된다. 따라서 저밀도 흑연은 실험으로 사용하기가 어렵다.

저자: Savvatimskiy, AI
자료유형: 학술정보