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核材料中核聚变和核裂变反应剧烈，对于材料的要求苛刻，稀土元素在反应堆结构材料中得以应用；在具体的核化工领域，稀土元素主要在控制棒中应用；此外，金属钪在放射化学和核工业中也得到了一定的工业应用。
（一）作为可燃毒物或控制棒以调节中子水平和核反应堆的临界状态
在动力反应堆中，一般新堆芯的初始剩余反应性都比较大。尤其是在第一个换料周期的初期，堆芯中全部核燃料都是新的，这时剩余反应性最大。这个时候如果仅仅依赖增加控制棒去补偿剩余反应性，就会引入较多的控制棒。每一个控制棒（或棒束）都对应要引入一套复杂的驱动机构。这一方面增加了成本，另一方面在压力容器封头上开孔会导致结构强度降低。不但不经济，而且在压力容器封头上要开许多孔，结构强度也不许可。不过不增加控制棒，就需要増加化学补偿毒物（如硼酸）浓度来补偿剩余反应性，这种情况下容易出现硼浓度超过阈值，并且慢化剂的温度系数会变为正值。
（二）作为掺杂物以增强反应堆结构材料性能
反应堆要求结构部件和燃料元件有一定的强度、耐蚀性和高的热稳定性，同时还要防止裂变产物进入冷却剂。核反应堆具有比较极端的物理化学条件，反应堆各部件对所使用的特种钢材也有较高的要求，稀土元素对钢材具有特殊的改性作用，主要表现为：净化作用、变质作用、微合金化作用、改善耐蚀性等。含稀土的钢材在核反应堆中也有着广泛的应用。
（三）用于制作中子辐射防护材料
中子是原子核的组成部分，静止质量为1.675×10-27kg，为电子质量的1838倍。其半径约为0.8×10-15m，与质子大小类似，与γ射线一样不带电。当中子与物质相互作用时，主要是和原子核内的核力相互作用，与外壳层的电子不会发生作用。
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