ТЕРМОСТОЙКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НЕЙТРОННОЙ И ГАММА-ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКИХ ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Соколенко И.В.

Аспирант, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Работа выполнялась при поддержке гранта РФФИ № 14-08-00325

ТЕРМОСТОЙКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НЕЙТРОННОЙ И ГАММА-ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКИХ ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Аннотация

Разработаны методы и технология получения облегченного, высокопрочного, термо- и радиационно- стойкого армированного нановолокнами конструкционного полимерного композиционного материала, обладающего высоким сечением захвата к нейтронному и гамма-излучению.

Ключевые слова: нанонаполненные полимерные композиты, нейтроны, гамма излучение.

Sokolenko I.V.

Postgraduate student, Belgorod State Technological University named after V.G.Shukhova

HEAT-RESISTANT POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS FOR NEUTRON AND GAMMA PROTECTION OF SPACE NUCLEAR POWER INSTALLATIONS

Abstract

Methods and technology of receiving facilitated, high-strength, thermo - and radiation the resistant constructional polymeric composite material reinforced by nanofibres possessing high section of capture to neutron and gamma radiation are developed.

Keywords: the nanofilled polymeric composites, neutrons, scale radiation.

В настоящее время, из-за ограничения массово-габаритных характеристик, радиационная защита любого космического аппарата не может обеспечить снижения дозовых нагрузок на членов экипажа до уровня, принятого в качестве норм облучения персонала наземных ядерно-технических установок. Необходим принципиально новый подход к конструированию биологической защиты, позволяющий ослабить влияние ионизирующего излучения до установленных норм при меньшей массе защиты космической ЯЭУ.

Разработаны методы и технология получения облегченного, высокопрочного, термо- и радиационно- стойкого армированного нановолокнами конструкционного полимерного композиционного материала, обладающего высоким сечением захвата к нейтронному и гамма-излучению [1-12]. Установлены особенности поглощения, отражения и прохождения рентгеновского и гамма-излучений при их взаимодействии с наполненными полимерами [13-16]. Формирование композиционного материала защиты послойное. Толщина одного нейтронно-защитного слоя от 50 до 200 мкм. На каждый защитный злой наноармированного полимерного композита наносится гамма- защитный слой тяжелых элементов толщиной от 20 до 1000 нм (1 мкм). Толщина конечного композита определяется необходимым уровнем радиационной защиты и условиями эксплуатации. Достигнут значительный технико-экономический эффект, заключающийся в увеличении эффективности и снижении массы радиационной защиты бортового оборудования и пилотных отсеков космических аппаратов с ЯЭУ.

Предварительные расчеты показали, что при плотности материала 2,1 – 2,4 г/cм³ эквивалентная защита от гамма-излучения с энергией 2,5 МэВ по свинцу составит 1,5, а эквивалентная защита от быстрых нейтронов по гидриду лития составит 1,3. Данные показатели определяют снижение массы существующей комплексной защиты космической ЯЭУ как минимум в 3 раза.

Литература

1. Полимерные радиационно-защитные композиты / Павленко В.И. монография // В. И. Павленко, Р. Н. Ястребинский. Белгород. 2009.
2. Термопластичные конструкционные композиционные материалы для радиационной защиты / Павленко В. И., Епифановский И. С., Ястребинский Р. Н., Куприева О. В. // Перспективные материалы. 2010. № 6. С. 22-28.
3. Нанонаполненные полимерные композиционные радиационно-защитные материалы авиационно-космического назначения / Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Соколенко И. В., Ястребинская А.В. // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 128.
4. Павленко В.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Черкашина Н. И. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2011. №3. С. 113-116.
5. Высокодисперсные органосвинецсилоксановые наполнители полимерных матриц / Павленко В. И., Ястребинская А. В., Павленко З. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2010. № 2. С. 99-103.
6. Павленко В. И. Полимерные диэлектрические композиты с эффектом активной защиты / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Ястребинская А. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 62-66.
7. Thermoplastic constructional composite material for radiation protection Pavlenko V. I., Yastrebinskii R. N., Kuprieva O. V., Epifanovskii I. S. // Inorganic Materials: Applied Research. 2011. Т. 2. № 2. С. 136-141.
8. Ястребинская А. В. Разработка и применение композиционного материала на основе эпоксидиановой смолы для строительных конструкций и теплоэнергетики / Ястребинская А. В., Огрель Л. Ю. // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 2. С. 173.
9. Структурообразование металлоолигомерных водных дисперсий / Ястребинский Р. Н., Павленко В. И., Ястребинская А. В., Матюхин П. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. № 2. С. 121-123.
10. Механическая активация полимерных диэлектрических композиционных материалов в непрерывном режиме / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Матюхин П. В., Воронов Д. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 74-77.
11. Огрель Л. Ю. Полимеризация эпоксидного связующего в присутствии добавки полиметилсилоксана / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В., Бондаренко Г. Н. / Строительные материалы. 2005. № 9. С. 82-87.
12. Огрель Л. Ю. Структурообразование и свойства легированных эпоксидных композитов / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В. // Строительные материалы. 2004. № 8. С. 48-49.
13. Расчеты процессов прохождения гамма-квантов через полимерный радиационно-защитный композит/ Павленко В. И., Липканский В .М., Ястребинский Р.Н.//Инженерно-физический журнал. 2004. Т.77. №1. С.12-15.
14. Моделирование прохождения высокоэнергетических электронов в высоконаполненном полимерном композите / Соколенко И. В., Ястребинский Р.Н., Крайний А. А., Матюхин П. В., Тарасов Д. Г. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. №6. С.145-148.
15. Pavlenko V. I. Simulation of the processes of gamma-radiation transport through shielding containers for radioactive waste / Pavlenko V.I., Yastrebinskii R.N., Lipkanskii V.M. // Russian Physics Journal. 2003. Т. 46. №10. С.1062-1065.
16. Pavlenko V. I. modeling of processes of interaction of high-energy radiations with radiation-protective oxide of iron composites / Pavlenko V. I., Yastrebinskij R. N., Degtyarev S. V. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2005. Т. 10. № 1-2. С. 46-51.