柔性中子屏蔽材料的設(shè)計(jì)與制備.pdf

1、隨著世界能源危機(jī)的日益加劇，新能源的研究與應(yīng)用成為21世紀(jì)各主要國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)之一，在各種不同類型得新能源中核能占據(jù)著重要得地位。目前，核科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用業(yè)已深入到船舶、潛艇、航空、航天、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等關(guān)乎國(guó)家安全與國(guó)濟(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的組成部分。核材料輻射產(chǎn)生的各種高能射線對(duì)反應(yīng)堆中相關(guān)材料的抗輻照材料提出了更高的要求。因此，合理地控制和防護(hù)核輻射成為核電發(fā)展過程中亟待解決的重大問題。中子屏蔽材料主要是由快中

2、子慢化材料和慢中子吸收材料組成，傳統(tǒng)的中子慢化材料有水泥基材料、金屬基材料、纖維樹脂、聚乙烯等。硅橡膠作為一種合成的硅膠，其特殊的結(jié)構(gòu)使其具有良好的耐熱、耐腐蝕、耐輻射性能。而 B元素的熱中子截面為3837b，而其俘獲γ輻射能量很低，非常適合熱中子的吸收。本文以苯基硅橡膠為快中子慢化材料，以含B化合物為慢中子吸收材料，制備了系列B基苯基硅橡膠中子屏蔽復(fù)合材料，并對(duì)其性能進(jìn)行了研究分析。
　　本研究首先以負(fù)離子開環(huán)水解聚合工藝制備了

3、不同苯基含量的苯基硅橡膠，并對(duì)其分子結(jié)構(gòu)和耐熱性能進(jìn)行了研究分析，研究表明所制備的硅橡膠存在苯基，且苯基的含量和預(yù)定相吻合。苯基的引入提升了硅橡膠的耐熱性能，并且隨著苯基含量的增加硅橡膠的耐熱性能也隨之增加。所制備的苯基硅橡膠的分解溫度在350-400℃之間?？梢詽M足核試驗(yàn)場(chǎng)地的溫度要求。通過捏合和熱硫化工藝將苯基硅橡膠和含 B化合物均與混合在一起制備了系列B基苯基硅橡膠中子屏蔽復(fù)合材料。從B4C含量、復(fù)合材料的厚度、納米材料、苯基含量

4、、功能型材料類型五個(gè)方面研究了這些因素對(duì)中子屏蔽復(fù)合材料的性能影響，研究結(jié)果表明：B4C苯基硅橡膠的 B元素質(zhì)量百分比應(yīng)該控制在20％-30%之間；中子屏蔽復(fù)合材料的厚度應(yīng)選擇在3-5mm比較合適；納米材料可以提升中子屏蔽復(fù)合材料的綜合性能；苯基的增加也增強(qiáng)了復(fù)合材料的中子屏蔽性能和耐熱性能；BN復(fù)合材料相對(duì)于B4C復(fù)合材料除了柔性差一點(diǎn)外，其他性能沒有太大的差別。最后我們對(duì) B4C進(jìn)行了接枝改性處理，用相同的工藝制備了改性后的中子屏復(fù)