Fig. 2. Strength properties of compositions with B polycrystalline (3%)

Минск, 22 апреля 2013
Исследование возможност и
использования неорганических алюмофосфат ных мат риц, модифицированных
соединениями бора, для создания
коллимат оров нейт ронов нового т ипа
К.Н. Лапко, П.П. Кужир, С.А. Максименко,
А. И. Лесникович, О.А. Ивашкевич
НИИ физико-химических проблем БГУ
НИИ ядерных проблем БГУ
sergey.maksimenko@gmail.com
широко распространенные
фосфатные композиции:
алюмофосфатный цемент типа
тонкомолотый -Al2O3-H3PO4 и
композиционный материал на
основе электрокорунда,
тонкомолотого -Al2O3 и H3PO4
85%-й концентрации или
алюмохромфосфатного связующего
плотностью 1,65 г/см3.
Пломбы из фосфатных и силикатных
цементов, которыми заделывали
зубные дыры в советских
поликлиниках, ушли далеко в прошлое.
Thermostable materials based on phosphate binding
compositions (PBC)
Thermoinsulating coatings, paints
Некоторые типы фосфатных цементов
использовались при создании корабля
Энергия Буран (НИИ ФХП)
Возникает естественный вопрос, а нельзя ли
получить фосфатные безобжиговые
керамики с новыми потребительскими
свойствами, используя новые (в том числе
наноразмерные) добавки?
Можно!
SWNT
Carbon black
Установлено, что введение
2 масс . % МУНТ в
термостойкую фосфатную
керамику приводит к росту
проводимости на 13
порядков по сравнению с
исходным материалом.
0,7
Ratio, arb. units
0,6
0,5
0,4
0,3
Transmission
Reflection
Absorption
0,2
0,1
0,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Concentration of CNT, mass.%
The dependence of electromagnetic response of composition with
CNT concentration (mass.%)
Столкновение быстрого нейтрона с ядром в большинстве случаев
приводит к рассеянию нейтрона, т. е. к изменению направления его
полета и передаче при этом ядру части энергии. Возможен, однако,
и другой результат столкновения: нейтрон захватывается ядром, и
благодаря этому происходит ядерная реакция. Примером ядерной
реакции под действием нейтронов является расщепление бора:
Плотность бора кристаллического
2,35 г/см3. Плотность аморфного
составляет 1,73 г/см3
10B
11B
σ, МРа
σ, МРа
400
100
80
60
300
200
40
20
0
100
0
0
200
400
600
800
1000
0
t, ºC
Fig. 1.
Strength properties of compositions
with B amorphous (3%)
200
400
600
800
1000
t, ºC
Fig. 2.
Strength properties of compositions
with B polycrystalline (3%)
2
σ, МРа
ρ, г/см3
80
1,8
60
40
1,6
20
1,4
0
55
60
65
70
75
80
85
90
95
60
m(В), %
Fig. 3.
Strength properties of compositions
treated at 300oC with different content of B
polycrystalline
50
70
80
90
100
m(В), %
Fig. 4.
Samples density depending on the content of B
polycrystalline
11
Коллиматор Соллера
обеспечивает получение
почти параллельного
пучка лучей с небольшим
угловым раствором
Мы предлагаем использовать фосфатную безобжиговою
керамику с обогащением бором более 90% для создания
высоеоэффективной термостойкой защиты от нейтронов и
щелевых коллиматоров медленных нейтронов
Преимущества для потребителя
Возможность создания изделий произвольной формы;
Возможность получения композиций с плотностью
ядер бора большей, чем в порошках бора;
 Дешевизна керамической основы;
 Термостойкость (рабочие температуры > 1000 oC)
 Возможность управления прочностными характеристиками путем армирования безводородными
материалами (углеродными волокнами и т.п.)
 Возможность создания водород-обогащенных
гибридных композиций
 Простота создания защиты и щелевых коллиматоров для передвижных нейтронных источников,
в том числе в системах поиска мин и взрывчатки
1) Будет
усовершенствована
методика
получения
многокомпонентных
полифункциональных материалов на основе борсодержащих фосфатных композиций с
включением микро- и макроразмерных волокнистых структур и УНТ.
2) Будут изучены микро- и макромеханические (прочностные) характеристики созданных в
рамках выполнения проекта композиционных материалов.
3) Будут
исследованы
(экспериментально
и
теоретически)
электрические
электромагнитные свойства УНТ-содержащих фосфатных композиций.
и
4) Будет проведена нейтронная спектроскопия многокомпонентных фосфатных керамик на
ИРЕН в Лаборатории нейтронной физики им. Франка, ОИЯИ, Дубна. Будет проведен
сравнительный анализ эффективности нейтронной защиты в диапазоне энергий от
долей электронвольт до килоэлектронвольт, обеспечиваемых разными сериями
образцов с бор-содержащими включениями.
5) Будет проведено моделирование взаимодействия нейтронного излучения с микроволокнистыми соединениями бора и композиционными материалами на их основе.
6) Будут сформулированы рекомендации по созданию нового класса полифункциональных
термостойких материаловна основе борсодержащих фосфатных композиций и УНТ.
Research
Institute
For Nuclear
Problems,
BSU, Minsk
Joint Institute for
Nuclear Research
Dubna
Nikolaev Institute
of Inorganic
chemistry
Novosibirsk
Boron enriched
phosphate
а
ceramics
National Institute
Nuclear Physics,
Frascati
Research Institute
of Physical
Chemical
Problems
BSU, Minsk
Frantsevich Instit.
for Problems of
Material Science
Kiev
СПАСИБО
ЗА
ВНИМАНИЕ!