柔性中子屏蔽材料的設計與制備.pdf

1、隨著世界能源危機的日益加劇，新能源的研究與應用成為21世紀各主要國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標之一，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，核科學技術的應用業(yè)已深入到船舶、潛艇、航空、航天、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)等關乎國家安全與國濟民生的各個領域，成為現(xiàn)代社會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反應堆中相關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，其特殊的結構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合材料，并對其性能進行了研究分析。
　　本研究首先以負離子開環(huán)水解聚合工藝制備了

3、不同苯基含量的苯基硅橡膠，并對其分子結構和耐熱性能進行了研究分析，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足核試驗場地的溫度要求。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合材料。從B4C含量、復合材料的厚度、納米材料、苯基含量

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