Введение к работе
Актуальность, Все возрастающие темны использования атомной энергии практически во всех отраслях народного хозяйства ставят задачи повышения радиационной безопасности.
Радиационная безопасность - большой комплекс технических, организационных, гигиенических и экономических мероприятий для обеспечения безопасных условий труда персонала и населения при использовании различных источников ионизирующих излучений.
Актуальность проблемы, поднимаемой в диссертации, заключается в проектировании новых видов высокоэффектившдх радиационно-защитных композиционных материалов и изделий на их основе для обеспечения радиационной безопасности. Интерес к ограничению воздействия радиационного фактора на человека и объекты окружающей среды в последние годы значительно возрос ввиду комплекса технологических и технических недостатков традиционных радиационно-защитных материалов.
Задача разработки высокоэффективных радиационно-защитных композиционных материалов (КМ) и изучение общих фюических закономерностей взаимодействия излучений различной природы с ними, является актуальной и может быть решена на основе физико-математического моделирования и принципиально новых научных и технологических основах производства.
Диссерташюішая работа выполнена на основе межвузовской НТП "Конверсия и высокие технологии на 1994-96 гг.", задания Госкомвуза РФ на разработку новых видов радиаішошю-защитнмх материалов (приказ N516 от 30.12.94 г., Гранг-95), межвузовской НТП " Архитектура и строительство на 1994-1997 гг.".
Цель работы. Разработка научных основ и технологии синтеза высоко-дисперсного гидрофобного свинцовосилоксанового наполгапеля и на его основе получение композиционных материалов для защиты от фотонного излучения; разработка физико-химических основ модифицирования структуры поверхностных слоек защитных композитов, подвергшихся воздействию вы-сокоэнсргстических пучков различной природы; проведение структурной интерпретации основных свойств радиационно-защитных материалов, изделий и конструкций на их основе.
Для достижения поставленной цели решатись следующие задачи:
- Экспериментальное получение и теоретическое обоснование коллоидно-химического синтеза высокодисперсиого тугоплавкого неметаллического свинцовосилоксанового порошка с гидрофобными свойствами.
- Разработка технологии производства радиационно-защтггшлх композиционных материалов с полистирольнмм связующим и последующим радиационным модифицированием.
Математическое моделирование и экспериментальная, проверка физических параметров защитных экранов и структуры разработанных композитов в процессе взаимодействия с высокоэнергетическими пучками различной физической природы.
Исследовашіе влияния условий формования композіггов на их радиаци-онно-защитные характеристики.
- Исследовшше условий получения и эксплуатационных характеристик радиащюнно-защигаых материалов и изделий на их основе с последующей апробацией в промышленности.
Научная новизна. Разработаны основы синтеза высокодисперсного тугоплавкого неметаллического гидрофобного наполнителя - полиэтилсилико-ната свинца (ПЭСС). Изучены состав, структура и свойства образующегося продукта.
Изучены особенности структурных перестроек в системах ПЭСС-полистирол и магнетит-полистирол в процессе их мехаиохимической активации.
Разработана технология новых композиционных радиационно-защитных материалов на основе полгопигеиликоната свинца и модифицировашгаго магнетитового концентрата бассейна КМА.
Разработаны физико-химические и математические модели процессов, протекающих в КМ при радиационном воздействии.
Установлены особенности поглощения, отражения и прохождения ренгге-новского и у-излучений при их взаимодействии с композитами в зависимости от энергии излучения, толщины защитного экрана, его плотности и концентрации наполнителя.
Изучен механизм радиационной полимеризации полистирольного связующего в присутствии свинцовосилоксанового наполнителя.
Практическое значение работы. Результаты исследований внедрены в практику проектирования радиационно-защитных материалов в виде нормативных и рекомендательных материалов. Основные положения метода расчета и подбора составов радиагдиотшо-защитных материалов использованы при составлении пособий : "Руководство по проектированию конструкций из раз-работаїшьгх радиащюшто-зашдтных материалов" на ФТФ ХГУ и "Рекомендации по подбору составов защитных материалов" использованы в Государственном научном центре физико-энергетическом институте (ГНЦ -ФЭИ, г.Обнинск) для проектирования транспортных защитных контейнеров серии КТ из разработанных композитов. Разработанные защитные контейнеры, предназначенные для транспортировки радионуклидов медицинского назначения не имеют аналогов.
Утверждены и зарегистрированы в Госстандарте РФ технические условия ыа высокодисперсный гидрофобный наполнитель - полиэтилсиликонат свшща (ТУ-5741-002-1О40647О-95 "Порошок гидрофобный ПГ-С-1").
Разработанные радиащгонно-заингшые композиты прошли промышленную апробацию в НИИрентгенотехники Минздрава РФ (г.Москва), НПО "Дельта" Миноборонпрома РФ (г.Москва), ЫПО "Пластик" (г.Москва), ГНІД-ФЭИ Минатомпром (г.Обшшск). Изготовлено 1100 м2 защитных комнозици-онных материалов для медицинской техники. Экономический эффект от внедрения составил 70.4 млн. руб.
Апробация работ;,;. Результаты работы были представлены на следующих научно-технических конференциях и совещаниях:
Межотраслевая научная конференция "Композиционные материалы и изделия из них под воздействием различных видов энергий" (Москва, 1995г.), Отраслевая конференция "Проблемы конверсии оборошшх производств" (Пенза, 1995г.), VI Международная конференция "Радиационные гетерогенные процессы" (Кемерово, 1995г.), Всесоюзное совещание "Наука и технология силикатных материалов в современных условиях рыночной экономики" (Москва, 1995 г.), Международная конференция по радиационной физике и химии (Томск, 1996 г.), Международная конференция " Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (Белгород, 1993, 1995 гг.), Всероссийское совещание " Обеспечение безопасности ядерно-энергетических установок" (Москва, 1995г.).
Публикации. Основные положения диссертация опубликованы в 8 печатных работах. Получено 2 положительных решения ВНИШПЭ на выдачу патентов РФ на изобретения. Работа отмечена Грантом в области фундаментальных проблем архшектуры и строительных наук в 1995 г., и Воронежским отделением Академии естественных наук в 1996 г.
Обтьем и структура диссертаяии. Работа состоит из введения, аналитического обзора, описания методов исследований и характеристик использованных материалов, экспериментальной части, состоящей из четырех глав, общих выводов, библиографического описания литературных источников (167 наименований) и приложений. Диссертация содержит 205 страниц и включает 68 рисунков, 61 таблицу и 10 приложений, включающих в себя каталог физических констант ослабления фотонного излучения разработанными КМ и акты их промышленных испытаний и внедрения.
