Строительные композиты на основе полибутадиеновых олигомеров для защиты от радиации

• Автор: Перекальский, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Структура и объем работы.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Хранение накопленных радиоактивных отходов

1.2 Характеристика ионизирующих излучений. Требования к материалам защиты от ионизирующих излучений.

1.3 Опыт использования в защитных конструкциях различных материалов

1.3.1 Использование в защитных конструкциях бетонов.

1.3.2 Использование металлов в защитных конструкциях

1.3.3 Использование в защитных конструкциях стекла

1.3.4 Использование в защитных конструкциях полимерных материалов и каучуковых бетонов каутонов
1.4 Цели и задачи исследований
2 ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Применяемые материалы и технология изготовления образцов
2.2 Методики проведенных исследований.
2.2.1 Методика проведенных испытаний на сжатие
2.2.2 Методика испытаний на растяжение при изгибе.
2.2.3 Методика исследования радиационной стойкости
2.2.4 Методика определения массы образцов.
2.2.5 Методика исследования структуры композитов
2.2.6 Методика определения линейного коэффициента ослабления гаммаизлучений.
2.2.7 Методика проведенного исследования химической стойкости каутона
2.3 Основные приборы, инструменты и оборудование, использованные
при проведении исследований.
3 ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ КАУТОНА
3.1 Рентгенофазовый анализ образцов каутона.
3.2 Исследование структуры каутона методом инфракрасной спектроскопии ИКС.
4 РАДИАЦИОННОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА КАУТОНА.
4.1 Радиационнозащитные свойства материалов на основе жидких каучуков каутонов от воздействия уизлучений
4.2 Прохождение гаммаизлучения через каутон
4.3 Экспериментальное определение коэффициентов ослабления гамма
излучения в различных материалах
4.4 Обработка результатов измерений.
5 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КАУТОНА.
5.1 Радиационная стойкость композиционных материалов на основе полибутадиеновых олигомеров.
5.2 Стойкость каутона в условиях совместного воздействия ионизирующего излучения и агрессивной среды.
5.3 Разработка составов каутона, обладающих повышенными радиационнозащитными свойствами и химической стойкостью.
5.3.1 Оптимизация полимерной матрицы.
5.3.2 Проектирование гранулометрического состава заполнителей 9 Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Время неумолимо идёт, а проблем с РАО становится всё больше и больше. Кстати, отработавшее ядерное топливо в случае отказа от его переработки классифицируется как высокоактивные РАО. Еще одна грань этой проблемы заключается в том, что срок службы современных реакторов - примерно лет, и к году все действующие на сегодня реакторы должны быть остановлены, после чего демонтированы и захоронены [6]. ЯТЦ является создание эффективных строительных материалов, применяющихся для конструкций хранилищ и могильников РАО и ОЯТ. В настоящее время в данной отрасли в качестве конструкционного материала чаще всего используется бетон на основе минеральных вяжущих с тяжелым заполнителем. Однако такое решение, несмотря на его экономическую эффективность, не в полной мере отвечает современным требованиям, предъявляемым к такого рода материалам. Поэтому проблема поиска оптимального материала является актуальной. Для этого необходимо детальное исследование процессов, происходящих в материалах под воздействием радиационных нагрузок, агрессивных сред, давления и прочих факторов. Характеристика ионизирующих излучений. В результате ядерных реакций образуются различные частицы: нейтроны, электроны, протоны, альфа-частицы, осколки деления, гамма-кванты и др. Например, электроны, протоны, альфа-частицы и осколки деления быстро тормозятся в тонких слоях вещества, поскольку имеют электрический заряд. В алюминии пробег электрона (наиболее проникающей из частиц, обладающих зарядом) с энергией 5-6 МэВ составляет около 1 см []. Нейтроны и гамма-кванты не обладают зарядом, поэтому их проникающая способность более высока, и они представляют наибольшую опасность. Нейтроны - электрически нейтральные частицы. Проходя через вещество, поток нейтронов взаимодействует, в основном, с ядрами атомов. Технически довольно сложно обеспечить защиту от нейтронного потока. Ослабления нейтронного потока нельзя добиться, увеличив плотность и атомный номер вещества, что, например, используется для ослабления гамма-излучения - при указанном изменении веществ увеличивается линейный коэффициент поглощения. Для ослабления нейтронного потока такой зависимости не существует. Технология замедления и поглощения нейтронов различных энергий состоит из нескольких этапов. Быстрые нейтроны необходимо замедлять до тепловых, поскольку ядра плохо поглощают быстрые нейтроны. Тепловые же нейтроны поглощаются за счет реакций (п, у), (п, р), (п, а). Довольно интенсивно замедляют быстрые нейтроны высоких энергий до средних энергий элементы, которые обладают способностью неупругого рассеяния нейтронов. Примерами таких элементов являются барий, железо []. Легкие элементы интенсивнее замедляют нейтроны средних энергий до малых энергий. Водород, содержащийся в воде, не только замедляет, но и захватывает медленные нейтроны []. В связи с этим желательно наличие водорода в материалах защитных сооружений. Бор, кадмий и литий также эффективны для захвата и поглощения медленных нейтронов. Принцип расчета защиты для ослабления и поглощения нейтронного излучения тот же, что и при защите от у-излучения. М = (1. Эмпирические коэффициенты макроскопического поперечного сечения захвата по имеющимся данным [] равны: для воды - 0,1 см"1; для бетона -0, см"1; для железобетона - 0, см'1. Гамма-лучи - это поток электромагнитных волн, которые испускают ядра атомов. Гамма-лучи отличаются от лучей видимого света длиной волны. Такому диапазону длин волн соответствует диапазон энергий фотонов от десятков тысяч электронвольт до нескольких мегаэлектронвольт. При прохождении /-лучей через вещество ослабление происходит в результате ряда процессов, важнейшими из которых являются следующие: фотоэффект, рассеяние на свободных электронах или эффект Комптона и явление образования пар электронов и позитронов. Наряду с этими явлениями происходят и другие, например, когерентное рассеяние и ядерный фотоэффект, однако их роль в ослаблении потока /-лучей незначительна. Как известно, защитные свойства материалов характеризуются линейным коэффициентом ослабления пучка /-квантов.