Разработка и исследование свойств стеклокристаллических материалов для защиты от радиации

• Автор: Егорев, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 190 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Принятые сокращения.

Введение

ГЛАВА I. СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И

ПРИМЕНЕНИЕ ИХ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РАДИАЦИИ

1.1. Ионизирующие излучения и взаимодействие их

с материалами защиты

1.2. Некоторые аспекты технологии изготовления

стеклокристаллических материалов.

1.2.1.Основные виды и особенности подбора

состава СКМ
1.2.2. Инициаторы кристаллизации и режимы термообработки СКМ
1.3. Составы и свойства известных свинецсодержащих
стекло кристаллических материалов.
1.4. Основные предпосылки получения радиационнозащитных СКМ на основе отходов стекольного производства
Выводы
ГЛАВА 2.ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Цели и задачи исследования.
2.2. Характеристика исходных материалов.
2.3. Методы исследования и аппаратура.
2.4. Статистическая обработка экспериментальных данных. ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ КОМПОЗИЦИИ
ТЕМПЕРАТУРНОВРЕМЕННЫХ РЕЖИМОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СКМ.
3.1. Подбор состава и отработка режима варки стекол
для получения СКМ
3.2. Изучение кристаллизационной способности стекол
3.3. Определение вязкости свинецсодержащих стекол.
3.4. Определение режимов термообработки стекол
ГЛАВА 4. ПОЛУЧЕНИЕ РАДИАЦИОННОЗАЩИТНЫХ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ СКМ
ПО ТЕХНОЛОГИИ КЕРАМИКИ
Выводы.
ГЛАВА 5. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
5.1. Радиационнозащитные свойства и
радиационная стойкость.
5.2. Радиационный разогрев СКМ
5.3. Химическая стойкость СКМ
Выводы.
ГЛАВА 6. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ И
ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА СКМ.
6.1. Опытнопромышленное внедрение
6.2. Меры безопасности при изготовлении СКМ
6.3.Техникоэкономическая эффективность производства СКМ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


При кристаллизации возможно образование твердых растворов разных алюмосиликатов лития (сподумен, эвкриптит, петалит). В зависимости от соотношения этих фаз можно получить СКМ с нулевым, положительным и отрицательным коэффициентом линейного расширения. СКМ сподуменового состава вследствие уникальных тепловых свойств находят применение во всех областях техники, где требуются высокая стойкость или полная нечувствительность к тепловому удару и пониженная тепловая деформируемость []. СКМ кордиеритового состава относятся к системе MgO - АЬОз -При кристаллизации образуются кордиерит, шпинель, сапфирин, муллит, твердые растворы на основе Р-кварца и др. Кордиеритовые СКМ обладаю! Эти ситаллы применяют в качестве термостойких, прочных диэлектриков в разных конструкциях [] . Высококремнеземистые СКМ имеют необычно высокое тепловое расширение (7 ч-6-‘ С'1), что позволяет получить согласованные спаи с такими металлами, как медь, серебро, алюминий и др. По составу эти СКМ содержат (мас. БЮг, 6,5- Ыа или К, 0-8 А0з и 0-5 фтора []. Свинецсодержащие СКМ получены в системе, содержащей оксиды свинца, цинка, бора и кремния. Существует много вариантов составов этих СКМ с добавками других компонентов, например, оксидов фосфора, бария и кадмия, молибдена, вольфрама и др. Используют, в основном, в качестве припоев и для герметизации различных приборов. Стеклокристаллические материалы, поглощающие тепловые нейтроны, получены в системах, содержащих оксиды кадмия, индия, бора и кремния. СКМ этого типа обладают высоким температурным коэффициентом теплового расширения (>0- '7С‘1) и могут хорошо спаиваться с нержавеющей сталью. Используют их для изготовления контрольных стержней в ядерных реакторах. Высокоогнеупорные СКМ относятся к системе СбоО -АЬОз - 8Ю2. При кристаллизации образуются поллюцит Сб *АОз * Юг и небольшое количество муллита. Данный стеклокристаллический материал сохраняет стабильность размеров до °С. Разработан в США. Группа СКМ, подучаемых на основе промышленных отходов и горных пород, состоит, в основном, из шлакоситаллов, золоситаллов, иетроситаллов, стеклокристаллических материалов из боя стекла и т. Получение СКМ из промышленных отходов - один из наиболее рациональных и экономичных способов утилизации, позволяющий получить дешевый и нужный строительный материал. Для получения шлакоситаллов используют шлак (-%), кварцевый песок ( - %), глину (0 - %), сульфат натрия (4 - 6%), уголь (1-3%) и инициатор кристаллизации (0,5 - %). Шлакоситаллы содержат - % кристаллической фазы и - % стекловидной фазы. Размер кристаллов составляет 0,5 - 1 мкм. Стекловидная фаза заполняет прослойки между кристаллами, и её роль состоит в цементировании отдельных кристаллов между собой. Шлакоситаллы уступают техническим ситаллам по своим физико— химическим показателям, но превосходят по своим показателям многие другие традиционные материалы. Шлакоситаллы широко применяют как отделочный и конструктивный материал в промышленном, фажданском и сельскохозяйственном строительстве [8-0]. Положительной особенностью СКМ является то, что метод их получения позволяет в широких пределах варьировать их свойства. По механическим, электрическим и химическим свойствам СКМ имеют ряд преимуществ перед известными материалами минерального происхождения. По своим свойствам стеклокристаллические материалы значительно превосходят исходное стекло [7, , , ]. Для примера в табл. СКМ []. Стеклокристаллические материалы обладают высокой прочностью и твердостью, большой долговечностью, хорошими диэлектрическими свойствами, химической устойчивостью, гигиеничностью в сочетании с высокими декоративно-эстетическими качествами. Таблица 1. Благодаря высокой химической стойкости и прочности СКМ применяют для антикоррозионной защиты строительных конструкций и емкостей в химической, пищевой, угольной, электротехнической и других отраслях промышленности. Плиты из СКМ применяют как износостойкий материал для устройства полов, лестничных маршей, футеровки бункеров, желобов, лотков и т. Экономическая эффективность применения, например, шлакоси-талловых материалов по сравнению с традиционными приведена в работе [8].