Расчет нейтронозащитных характеристик полимерного композиционного материала

22.06.2018 2018 - №02 Материалы и ядерная энергетика

Н.И. Черкашина А.В. Павленко

https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.12

Представлены данные по оценке нейтронозащитных свойств композиционного материала на основе полиалканимидной матрицы и тонкомолотого гидрида титана, а также данные по основным физико-механическим характеристикам композита: средние значения коэффициента температурного линейного расширения, теплопроводность образцов при нормальных условиях и повышенной температуре, предел прочности при изгибе, термостойкость. По физико-механическим характеристикам оптимальным является состав, который содержит 70% мас. наполнителя гидрида титана. Установлено, что введение в композит гидрида титана решает проблему изменения геометрических параметров материала при воздействии повышенных температур, так как среднее значение коэффициента температурного линейного расширения (КТЛР) композитов составляет от 15·10–6 до 18,8·10–6 K–1, что соизмеримо с КТЛР стальных элементов конструкции транспортно-упаковочных комплектов на АЭС (10 – 15)·10–6 K–1. В качестве нейтронозащитных характеристик разработанных композитов оценивались теоретические сечения выведения и длины релаксации для плотности потока быстрых нейтронов с энергией более 2 МэВ. Установлено, что основным элементом в композите, определяющим сечения выведения для плотности потока быстрых нейтронов и длину релаксации для плотности потока быстрых нейтронов (при Е > 2 МэВ), является водород, несмотря на его малое содержание (менее 5% в композите). Остальные элементы в составе вносят значительно меньший вклад в нейтронозащитные характеристики композита. Анализ полученных рассчитанных характеристик показал высокие нейтронозащитные свойства разработанного композита предлагаемых составов.

Ссылки

1. Pavlenko V.I., Yastrebinskii R.N., Matyukhin P.V., Voronov D.V. Interaction of fast electrons and gamma-quanta with radiation protection ferric oxide composites // Russian Physics Journal. – 2008. – Vol. 51. – PP. 1188-1194.
2. Лелеков В.И. Защита персонала атомной электростанции от излучений ядерного реактора. – М.: МГОУ, 2010. – 52 с.
3. Samarin А. Use of concrete as a biological shield from ionizing radiation // Energy and Environmental Engineering. – 2013. – No. 1(2). – PP. 90-97.
4. СанПиН 2.6.2523-09 «Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009», 2009.
5. Медведев Ю.А., Метелкин Е.В., Труханов Г.Я. Замедление нейтронов при наличии неупругого рассеяния // Атомная энергия. – 1976. – Т. 41. – № 1. – С. 105-107.
6. Куликов Г.Г., Шмелёв А.Н. Тяжелые замедлители нейтронов для ядерных реакторов: об их нейтронно-физическом потенциале // Ядерная физика и инжиниринг. – 2015. – Т. 6. – № 3-4. – С. 117.
7. Алфимова Н.И., Пириева С.Ю., Федоренко А.В., Шейченко М.С., Вишневская Я.Ю. Современные тенденции развития радиационно-защитного материаловедения. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2017. – № 4. – С. 20-25.
8. Ганн А.В., Ганн В.В., Пугачев Г.Д., Шаповал И.И. Расчет биологической защиты нейтронного источника, управляемого ускорителем электронов // ВАНТ. Сер «Ядерно-физические исследования » – 2012. – №4(80). – С. 199-201.
9. Batten A.W.C. Effects of Irradiation on the Strength of Concrete. United Kingdom Atomic Energy Authority, Harwell, 1960.
10. Bashter I.I. Calculation of radiation attenuation coefficients for shielding concrete // Annals of nuclear energy. – 1997. – Vol. 24. – No. 17. – PP. 1389-1401.
11. Pavlenko V.I.,Matyukhin P.V. Metal-concrete composite material on basis of highly dispersed oxide of iron and metallic aluminium// Stroitel’nye Materialy. – 2005. – Iss. 8. – PP. 46-48.
12. Iida T., Taniuchi H., Fujisawa K. Highly effective neutron shielding for transport/storage packaging // International Journal of Radioactive Materials Transport. – 1991. – Vol. 2. – No. 1-3. – PP. 79-85.
13. Muta H., Tanaka T., Ohishi Y., Kurosaki K., Hishinuma K., Yamanaka S., Muroga T. Properties of cold-pressed metal hydride materials for neutron shielding in a D-T fusion reactor // Plasma and Fusion Research: Regular Articles. – 2015. – Vol. 10. – PP. 3405021-1 – 3405021-4.
14. Калугина Е.В., Гумаргалиева К.З., Заиков Г.Е. Полиалканимиды. – СПб.: Научные основы и технологии, 2008. – 262 c.
15. Боровков В.В., Брискман Б.А., Дубровина А.С. Радиационная стойкость органических материалов. Справочник. / Под ред. В.К. Милинчука и В.И. Тупиковой – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 272 с.
16. Павленко В.И., Ястребинский Р.Н. Куприева О.В., Ястребинская А.В., Матюхин П.В. Способ нанесения боросиликатного покрытия на частицы гидрида титана. Патент РФ № 2572271, 2015.
17. Zemfira T., Milanovskiy E. The contact angle of wetting of the solid phase of soil before and after chemical modification. // Eurasian Journal of Soil Science. – 2008. – Vol. 4. – PP. 191-197.
18. Marinova K.G., Christova D., Tcholakova S., Efremov E., Denkov N.D. Hydrophobization of Glass Surface by Adsorption of Poly(dimethylsiloxane). // Langmuir. – 2005. – Vol. 21. – PP. 11729-11737.
19. Программа ANISN. Руководство пользователя. – М.: ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1981. – 36 с.
20. Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Noskov A.V., Yastrebinskii R.N., Sokolenko I.V. Сalculation of gamma photon propagation processes in a composite material. // Russian Physics Journal. – 2016. – Vol. 59. – No. 8. – PP. 1192-1197.
21. Черницов А.М., Тамаров В.А., Баранников Е.А. Оценивание вероятности столкновения астероида с Землей методом Монте-Карло // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2016. – Т. 59. – № 5. – С. 84-91.
22. Pavlenko V.I., Edamenko O.D., Cherkashina N.I., Noskov A.V. Total energy losses of relativistic electrons passing through a polymer composite // Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2014. – Vol. 8. – No. 2. – PP. 398-403.
23. Matyukhin P.V., Pavlenko V.I., Yastrebinsky R.N., Cherkashina N.I. The high-energy radiation effect on the modified iron-containing composite material // Middle East Journal of Scientific Research. – 2013. – Vol. 17. – No. 9. – PP. 1343-1149.

ядерный реактор биологическая защита гидрид титана полиалканимид нейтронозащитные характеристики предел прочности при изгибе термостойкость сечение выведения длина релаксации

Ссылка для цитирования статьи: Черкашина Н.И., Павленко А.В. Расчет нейтронозащитных характеристик полимерного композиционного материала. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 2. – С. 127-136. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.12 .