Борсодержащие радиаторные покрытия ионизационных камер датчиков регистрации нейтронного потока

УДК: 53.083.94/.087

Предлагаемое решение получения новых борсодержащих радиаторных материалов ионизационных камер основывается на технологии химико-структурной модификации поверхности с применением термостойких оксидных материалов (оксиды кремния и бора). Представлены результаты разработки нейтронно-чувствительного радиаторного материала, основу которого составляет оксидное микроразмерное композитное покрытие, состоящее из промежуточного адгезионного слоя диоксида кремния (SiO₂) и функционального слоя борного ангидрида (B₂O₃). Технологическим базисом являются последовательные процессы термодеструкции полиорганосилоксана марки ПЭС-5 и пиролитического разложения борной кислоты. Исследования методами инфракрасной и волоконно-оптической интерферометрической спектроскопии показали, что при формировании слоя диоксида кремния образуется аморфный силикат линейно-цепочечной структуры с развитой поверхностью, что способствует последующему формированию функционального слоя борного ангидрида. Методом альфа-спектрометрии проведены измерения удельной нейтронной чувствительности борсодержащих радиаторных покрытий. Установлено, что при поверхностной плотности борного ангидрида 2,5 мг/см² значение удельной нейтронной чувствительности составляет порядка 3⋅10^–18 Кл/нейтрон. Показано, что радиаторное покрытие при термоциклических испытаниях (четыре цикла при 600°С), воздействии высокочастотных (200 Гц) и низкочастотных (6 – 35 Гц) вибрационных нагрузок сохраняет свою целостность и ядерно-физические свойства.

Ссылки

Малышев Е.К., Засадыч Ю.Б., Стабровский С.А. Газорязрядные детекторы для контроля ядерных реакторов. М.: Энергатомиздат, 1991, 160 с. ISBN 5-283-03042-3.
Басков П.Б., Маричев Г.В., Сахаров В.В., Степанов В.А. Ядерно-оптические преобразователи для детектирования сильных нейтронных полей. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2021;4:122–132. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.11
Сахаров В.В., Басков П.Б., Берикашвили В.Ш., Ивкина О.В., Косов Д.Е., Мосягина И.В., Фролов Н.Н., Шарипова М.А. Оксидная наноуровневая модификация поверхности неорганических материалов. Российский химический журнал. 2012;1–2:36–43. URL: https://elibrary.ru/ download/elibrary_18013627_10974709.pdf (дата обращения 01.11.2023). EDN: PEEZUB
Сахаров В.В., Басков П.Б., Мосягина И.В. и др. Химический синтез нейтронодетектирующих ультратонких оптических материалов. Известия вузов. Ядерная энергетика. 2012;4:130–142. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2012.4.15
Басков П.Б., Мосягина И.В., Сахаров В.В., Ивкина О.В., Худин А.С., Кириченко Г.П. Малогабаритные ториевые камеры деления для регистрации быстрых нейтронов в реакторных установках. Атомная энергия. 2018;125(1):34-38. URL: https://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t125–1_2018/p34/ (дата обращения 01.11.2023).
Потапов С.П. О применении стабильных изотопов бора. Атомная энергия. 1961;3: 244–252. https://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t10-3_1961/p244/ (дата обращения 01.11.2023).
Болоздыня А.И. Экспериментальная ядерная физика. Лекция №2. Взаимодействие заряженных частиц с веществом. Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 2017. URL: https://enpl.mephi.ru/download/lectures/lect_5.pdf (дата обращения 29.11.2023).
Сахаров В.В., Мосягина И.В., Басков П.Б., Степанов В.А. Физико-материаловедческая комбинаторика пленочно-стекловолоконных материалов для радиационно-люминесцентного детектирования нейтронных потоков. Вопросы радиационной безопасности. 2016;2:55–63. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_26723423_34666726.pdf (дата обращения 29.11.2023).
Шурыгина Н.А., Глезер А.М., Блинова Е.Н. Роль структурных параметров нанокристаллов в механическом поведении аморфно-нанокристаллических сплавов. Научные ведомости. Серия: Математика. Физика. 2012;23:206–214. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_21196140_42910592.pdf (дата обращения 29.11.2023.
Сахаров В.В., Басков П.Б., Ивкина О.В., Мосягина И.В., Фролов Н.Н., Хорозова О.Д., Худин А.С. Низкотемпературная консолидация в термодеструкционных наноразмерных аморфных слоях оксидов циркония и алюминия. Упрочняющие технологии и покрытия. 2016;6:43–48. URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_26097972_13559243.pdf (дата обращения 29.11.2023).
Соболевский М.В., Музовская О.А., Попелева Г.С. Свойства и области применения крем- нийорганических продуктов. М.: Химия, 1975, 296 с.
Айлер Р. Химия кремнезема. Часть 1. М.: Мир, 1982, 416 с.
Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М.: МГУ, 1976, 175 с.
Власов А.Г., Флоринская В.А. Венедиктов А.А., Зубарева Е.П., Курциновская Р.И., Морозов В.Н., Смирнова Е.В., Яхкинд А.К. Структура и физико-химические свойства неорганических стекол. Л.: Химия, 1974, 360 с.
Чукин Г.Д. Химия поверхности и строение дисперсного кремнезема. М.: Типография Паладин, ООО «Принта», 2008, 172 с. URL: https://www.chem.msu.su/rus/books/chukin-2008/chukin-2008.pdf (дата обращения 29.11.2023).
Matsuda A., Tohge N., Minami T. Preparation of B2O3-P2O5-SiO2 coating films by the sol-gel method. Journal of materials science. 1992;27:4189–4194. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01105125
Власов А.Г., Флоринская В.А., Венедиктов А.А., Дутова К.П., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Инфракрасные спектры неорганических стекол и кристаллов. Л.: Химия, 1972, 304 с.
ГОСТ 29075-91. Системы ядерного приборостроения для атомных станций. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004, 22 с. URL: https://ohranatruda.ru/upload/iblock/6dd/4294825607.pdf (дата обращения 29.11.2023).

нейтронно-чувствительные материалы ионизационная камера борные радиаторные покрытия термодеструкция

Ссылка для цитирования статьи: Басков П.Б., Саламаха Б.С., Глазюк Я.В., Намакшинас А.А., Бондаренко С.А., Мушин И.М., Худин А.С. Борсодержащие радиаторные покрытия ионизационных камер датчиков регистрации нейтронного потока. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2025. – № 1. – С. 51-64. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2025.1.04 .

Открыть PDF файл