核电救灾机器人中子屏蔽材料制备及辐射防护研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pyking2003
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核事故发生时核电站出现高放射性环境,对电子器件造成极大损伤,核救灾机器人的耐辐射能力是机器人能否完成救灾任务的关键。为了提高核电救灾机器人的辐射防护能力,使机器人能够完成紧急情况下的任务要求,开展了相关研究工作。采用蒙特卡罗MCNP程序对材料进行了模拟研究,完成了新型耐高温环氧树脂基中子屏蔽复合材料的设计、制备及性能测试,并与丫射线屏蔽复合材料进行综合研究,提出了-套针对核救灾机器人电子器件的辐射屏蔽方案。论文得到如下结论:(1)采用蒙特卡罗模拟了材料对不同能量中子的透射率,对比常用中子屏蔽填料发现,碳化硼具有较好的中子屏蔽性能,但存在较为明显的弱吸收区;环氧树脂作为基体材料,可以弥补碳化硼填料的弱吸收区;在核事故环境中,中子屏蔽复合材料对0-2MeV范围内的中子射线有着较好屏蔽性能。(2)制备了耐高温环氧树脂基中子屏蔽复合材料,采用241Am-Be中子源对材料进行评价表明,功能填料碳化硼颗粒的加入能显著增加AFG90-H环氧树脂的中子屏蔽性能,当碳化硼含量为60wt%时,材料的密度仅为1.74g/cm3,材料的中子透射率仅为26.98%;热力学测试表明,碳化硼颗粒的加入能改善材料的导热性能及复合材料的耐高温性能;同时,中子屏蔽复合材料具有较好的耐酸碱腐蚀性能,能满足核事故恶劣物化环境下的使用要求。(3)选用的γ射线屏蔽材料综合性能优异;对中子及γ射线屏蔽材料组合结构屏蔽性能研究表明,将中子屏蔽材料放在屏蔽层外侧时,γ射线的屏蔽效果较好,且中子屏蔽过程中产生的次级γ射线面通量较低;提出电子器件辐射防护方案,采取局部屏蔽与整体屏蔽结合的方式,对敏感元器件进行局部加强,使所有电子器件满足同一辐射强度,从而实现电子器件耐辐射性能的整体提升。
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