ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2014 года по МПК G21F1/10 G21F1/08 

Предлагаемое изобретение относится к области радиационной защиты объектов, в частности электронных приборов летательных аппаратов, от воздействия различных видов излучения и может быть использовано для изготовления защитных материалов для биологической защиты, в качестве теневой защиты ядерных энергетических установок, аппаратуры радиационно-опасных объектов.

Известен материал для защиты от космической радиации, содержащий в качестве полимерной матрицы кремнийорганический материал, неорганический наполнитель в виде порошков тяжелых металлов (патент РФ №2275704, МПК G21F 1/10, опубл. 27.04.2008 г.).

Недостатком известного материала является недостаточно высокие продолжительность и степень защитного действия материла при высокоэнергетических радиационных воздействиях в зоне эксплуатации электронных приборов.

Известен в качестве прототипа предлагаемого материала состав полимерной композиции для защиты от нейтронного излучения (патент РФ №2260213, МПК G21F 1/10, опубл. 10.09.2005 г.), содержащий олефиновый полимер, борсодержащий материал.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая степень защитного действия материла при высокоэнергетических радиационных воздействиях в зоне эксплуатации электронных приборов.

Задачей авторов изобретения является разработка полимерной композиции для радиационной защиты электронных приборов, обеспечивающей защиту электронных приборов, работающих в условиях высокоэнергетических радиационных воздействий.

Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении повышения радиационно-защитных свойств полимерной композиции, снижения массы и продолжительности защитного действия готового материала на ее основе.

Дополнительный технический результат заключается в обеспечении повышения эффективности радиационно-защитных свойств и в уменьшении образования гамма - квантов (табл.1).

Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в известной полимерной композиции для радиационной защиты электронных приборов, содержащей полимерное связующее и бор в качестве одного из экранирующих наполнителей, согласно изобретению, она содержит в качестве связующего полипропилен и/или полиэтилен, а бор в виде порошкообразного тетрагидридобората лития при следующем соотношении ингредиентов, % мас.:

порошкообразный экранирующий наполнитель -   тетрагидридоборат лития не более 5% полиэтилен и/или полипропилен остальное

Кроме того, в полимерной композиции для радиационной защиты электронных приборов содержатся компоненты в виде монолитных блоков из горячепрессованной смеси тетрагидридобората лития с мелкодисперсным полипропиленом (связующим агентом) и армирующим минеральным волокном, заключенные в полипропиленовую оболочку.

Предлагаемое изобретение поясняется следующим образом.

При изготовлении защитного материала на основе предлагаемой полимерной композиции были опробованы сочетания различных составов полимерных матриц и неорганических наполнителей, и наиболее оптимальными из них были выбраны составы на основе олефиновых полимерных связующих частиц тетрагидридобората лития при следующих соотношениях компонентов, % масс.:

Порошкообразный экранирующий наполнитель -   Тетрагидридоборат лития не более 5% Полиэтилен и/или полипропилен - остальное

Все компоненты предлагаемой полимерной композиции были подвергнуты смешению и отверждению по заданному технологическому циклу.

Первоначально брали порошкообразный полипропилен и смешивали с порошком капсулированного тетрагидридобората лития в течение 1 часа.

Полученную смесь в среде, исключающей взаимодействие с агрессивными атмосферными факторами, подвергали формованию под давлением при повышенной температуре, что способствовало получению более компактной упаковки отвержденного продукта и повышению эффективности радиационной защиты охраняемых объектов.

В отличие от традиционных полимерных композиций, где бор и гидрид лития рассредоточены по массе полимерной матрицы, компонент тетрагидроборат лития в предлагаемой композиции представляет собой комплекс лития с компактной упаковкой ядер водорода вокруг ядра бора и является более эффективной мишенью для частиц радиационного потока, что и лежит в основе более эффективного экранирования.

Было показано, что для достижения повышенной эффективности радиацинно-защитных свойств и уменьшения образования гамма-квантов, целесообразно использовать монолитные блоки из горячепрессованной смеси тетрагидридобората лития с мелкодисперсным полипропиленом (связующим агентом), армированных минеральным волокном, заключенных в полипропиленовую оболочку.

Таким образом, как это показали эксперименты и что было подтверждено теоретическими прогнозами, при использовании предлагаемой полимерной композиции обеспечена высокая степень радиационной защиты электронных приборов.

Возможность промышленного применения предлагаемого изобретения подтверждается следующим примером

Пример 1

В лабораторных условиях был получен защитный материал с использованием предлагаемой композиции.

Брали навеску 95 г порошкообразного полипропилена и смешивали с 5 г порошка капсулированного тетрагидридобората лития в течение не менее 1 часа.

Полученный препарат фасовался в пакеты из полипропилена и после откачки из пакета воздуха запаивался. Фасованный препарат подвергали прессованию в бруски 150Х100Х20 при температуре 190°С.

Из брусков на основе полученной полимерной композиции был собран колодец, внутрь которого был установлен радиоактивный источник.

Было показано, что материал обладает лучшим экранирующим свойством радиациионной защиты в сравнении с материалами, в состав которых входят В или Li (с тем же процентным содержанием экранирующего агента).

Для достижения повышенной эффективности радиацинно-защитных свойств и уменьшения образования гамма-квантов предлагается использовать монолитные блоки из горячепрессованной смеси тетрагидридобората лития с мелкодисперсным полипропиленом (связующим агентом), армированные минеральным волокном, заключенные в полипропиленовую оболочку.

прессованный экранирующий наполнитель -   тетрагидридоборат лития не более 88-98% армирующее волокно от 3-10% полиэтилен и/или полипропилен остальное

Улучшение экранирующих свойств достигается за счет увеличения объемной концентрации протонов в Li[BH₄] относительно той же концентрации в полипропилене и большего сечения захвата Li и В относительно С¹².

Таким образом, как это подтвердили примеры конкретного выполнения, при реализации предлагаемой полимерной композиции обеспечивается заявляемый технический результат, заключающийся в повышении радиационно-защитных свойств полимерной композиции, снижении массы и продолжительности защитного действия готового материала на ее основе.

Таблица 1 Замедлитель Условная эффективность экранирования относительно H₂O Дистиллированная вода 1 Полипропилен +5% В 0,81 Полипропилен +4,5% LiH 0,85 Полипропилен +5% Li[BH₄] 0,88 Полипропилен +В 6%, BN 11% 0,82 Полипропилен +В₄С 5% 0,83

Изобретение относится к полимерной композиции для радиационной защиты электронных приборов, содержащей полимерное связующее, литий и бор в качестве экранирующих наполнителей (агентов), которая может быть использована для изготовления защитных материалов для биологической защиты, в качестве теневой защиты ядерных энергетических установок, аппаратуры ядерно-опасных объектов. Заявленная композиция содержит в качестве связующего полипропилен и/или полиэтилен, а литий и бор в составе соединения тетрагидридобората лития (ТГБЛ) капсулированного при следующем соотношении ингредиентов, % мас.:

порошкообразный экранирующий наполнитель -   тетрагидридоборат лития не более 5 полиэтилен и/или полипропилен остальное

Предлагаемая композиция обеспечивает повышение эффективности радиационно-защитных свойств и уменьшение образования гамма-квантов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Полимерная композиция для радиационной защиты электронных приборов, содержащая полимерное связующее, литий и бор в качестве экранирующих наполнителей (агентов), отличающаяся тем, что она содержит в качестве связующего полипропилен и/или полиэтилен, а литий и бор - в составе соединения тетрагидридобората лития (ТГБЛ) капсулированного при следующем соотношении ингредиентов, % мас.:
порошкообразный экранирующий наполнитель -   тетрагидридоборат лития не более 5 полиэтилен и/или полипропилен остальное

2. Полимерная композиция для радиационной защиты электронных приборов по п.1, отличающаяся тем, что она содержится в составе монолитных блоков из горячепрессованной смеси ТГБЛ, полипропилена и/или полиэтилена и дополнительно - минерального волокна, заключенных в полипропиленовую оболочку, представляющих собой фрагменты радиационно-защитного экрана.