ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
POLYMER COMPOSITION FOR RADIATION PROTECTION OF ELECTRONIC DEVICES

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
4
12
Улучшение экранирующих свойств достигается за счет увеличения объемной концентрации протонов в Li[BH] относительно той же концентрации в полипропилене и большего сечения захвата Li и В относительно С.
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 H<sub>2</sub>O
Дистиллированная вода
1
Полипропилен +5% В
0,81
Полипропилен +4,5% LiH
0,85
Полипропилен +5% Li[BH<sub>4</sub>]
0,88
Полипропилен +В 6%, BN 11%
0,82
Полипропилен +В<sub>4</sub>С 5%
0,83