Многослойные СВС-материалы, предназначенные для использования в технике радиационной защиты.

 

Демянюк Д.Г.,  Рождествин В.Ю.

 

Томский политехнический университет.

Физико-технический факультет.

 

При защите от мощных потоков ионизирующих излучений различной природы генерируемых в ядерных энергетических установках (ЯЭУ), традиционно применяются  многослойная геометрия и многослойные материалы. При этом используемые в настоящее время технологии получения многослойных материалов требуют больших затрат материальных и энергетических ресурсов. Вместе с тем одной из перспективных материаловедческих технологий является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), который в настоящее время не нашел должного применения в технике ЯЭУ.

К основным преимуществам СВС относятся простота аппаратурного оформления, сравнительно малые энергозатраты и, что самое главное, возможность получения материалов с заданным сочетанием свойств[1].

В данной работе приведены результаты исследований возможности получения двухслойных материалов на основе соединений борид вольфрама-карбид бора в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

В ходе проведения экспериментов были получены основные положения технологии получения исследуемых материалов.

На первом этапе проводилась подготовка шихты реагентов, которая включала:

смешивание исходных составляющих из расчета протекания реакции:

 

;

сушка полученных шихт в атмосфере технического вакуума;

послойное прессование в цилиндрические образцы.

Подготовленные образцы помещались в кварцевую печь, где осуществлялся процесс синтеза.

Было установлено, что инициация процесса СВС происходила в WB-слое. Распространение волны горения в нем создавало условия для начала синтеза в .

На последнем этапе проводился отжиг синтезированных образцов.

Полученные образцы были испытаны в качестве защитных экранов в экспериментах по ослаблению потоков нейтронов стандартного Pu-Be источника. Защитные свойства  исследуемых материалов определялись в сравнении  с защитными свойствами графита, карбида бора. Было установлено, что использование двухслойной защиты позволяет получить выигрыш по массогабаритным показателям. Так, для уменьшения интегрального потока нейтронов Pu-Be источника в 1.2 раза необходимо примерно 6.5 см двухслойной защиты (примерно равные толщины слоев); около 20 см графита и примерно 9 см карбида бора.

 

Литература:

1. Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений. Отчет ОИХФ АН СССР, 1970.

 

2. Мартиненко В.М., Боровинская И.П. Процессы горения в химической технологии. Черноголовка, 1977.   

3. Бойко В.И., Долматов О.Ю., Нужин О.А., Шаманин И.В. Направленный самораспространяющийся высокотемпературный синтез ряда взрывоэмиссионных металлокерамических материалов.//ФГВ-1996.-Т.32,1.