本文關(guān)鍵詞：核電救災(zāi)機(jī)器人中子屏蔽材料制備及輻射防護(hù)研究

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【摘要】：核事故發(fā)生時(shí)核電站出現(xiàn)高放射性環(huán)境,對電子器件造成極大損傷,核救災(zāi)機(jī)器人的耐輻射能力是機(jī)器人能否完成救災(zāi)任務(wù)的關(guān)鍵。為了提高核電救災(zāi)機(jī)器人的輻射防護(hù)能力,使機(jī)器人能夠完成緊急情況下的任務(wù)要求,開展了相關(guān)研究工作。采用蒙特卡羅MCNP程序?qū)Σ牧线M(jìn)行了模擬研究,完成了新型耐高溫環(huán)氧樹脂基中子屏蔽復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制備及性能測試,并與丫射線屏蔽復(fù)合材料進(jìn)行綜合研究,提出了-套針對核救災(zāi)機(jī)器人電子器件的輻射屏蔽方案。論文得到如下結(jié)論：(1)采用蒙特卡羅模擬了材料對不同能量中子的透射率,對比常用中子屏蔽填料發(fā)現(xiàn),碳化硼具有較好的中子屏蔽性能,但存在較為明顯的弱吸收區(qū)；環(huán)氧樹脂作為基體材料,可以彌補(bǔ)碳化硼填料的弱吸收區(qū)；在核事故環(huán)境中,中子屏蔽復(fù)合材料對0-2MeV范圍內(nèi)的中子射線有著較好屏蔽性能。(2)制備了耐高溫環(huán)氧樹脂基中子屏蔽復(fù)合材料,采用241Am-Be中子源對材料進(jìn)行評價(jià)表明,功能填料碳化硼顆粒的加入能顯著增加AFG90-H環(huán)氧樹脂的中子屏蔽性能,當(dāng)碳化硼含量為60wt%時(shí),材料的密度僅為1.74g/cm3,材料的中子透射率僅為26.98%；熱力學(xué)測試表明,碳化硼顆粒的加入能改善材料的導(dǎo)熱性能及復(fù)合材料的耐高溫性能；同時(shí),中子屏蔽復(fù)合材料具有較好的耐酸堿腐蝕性能,能滿足核事故惡劣物化環(huán)境下的使用要求。(3)選用的γ射線屏蔽材料綜合性能優(yōu)異；對中子及γ射線屏蔽材料組合結(jié)構(gòu)屏蔽性能研究表明,將中子屏蔽材料放在屏蔽層外側(cè)時(shí),γ射線的屏蔽效果較好,且中子屏蔽過程中產(chǎn)生的次級γ射線面通量較低；提出電子器件輻射防護(hù)方案,采取局部屏蔽與整體屏蔽結(jié)合的方式,對敏感元器件進(jìn)行局部加強(qiáng),使所有電子器件滿足同一輻射強(qiáng)度,從而實(shí)現(xiàn)電子器件耐輻射性能的整體提升。
【關(guān)鍵詞】：核電救災(zāi)機(jī)器人 輻射防護(hù) 蒙特卡羅 中子屏蔽 環(huán)氧樹脂
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL752.3;TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 核電站發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-12
• 1.3 典型核事故及環(huán)境分析12-14
• 1.3.1 切爾諾貝利核事故12-13
• 1.3.2 福島核事故13-14
• 1.4 核救災(zāi)機(jī)器人研究現(xiàn)狀14-17
• 1.5 核反應(yīng)堆輻射環(huán)境分析17-19
• 1.5.1 核電站工作原理17-18
• 1.5.2 核電站工作及輻射環(huán)境18-19
• 1.6 射線與物質(zhì)的相互作用19-22
• 1.6.1 中子與物質(zhì)的相互作用19-20
• 1.6.2 光子與物質(zhì)的相互作用20-22
• 1.7 輻射防護(hù)材料研究進(jìn)展22-24
• 1.7.1 中子屏蔽材料的研究23
• 1.7.2 γ 射線屏蔽材料的研究23-24
• 1.8 研究意義及內(nèi)容24-26
• 第2章 中子屏蔽復(fù)合材料設(shè)計(jì)及模擬研究26-41
• 2.1 引言26
• 2.2 蒙特卡羅介紹26-27
• 2.2.1 蒙特卡羅方法介紹26-27
• 2.2.2 常用粒子輸運(yùn)的蒙特卡羅程序27
• 2.3 中子屏蔽材料性能表征及模型設(shè)計(jì)27-30
• 2.3.1 中子屏蔽材料性能表征方法27-28
• 2.3.2 屏蔽模型建立及計(jì)算程序28-29
• 2.3.3 研究模擬粒子數(shù)目對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響29-30
• 2.4 中子輻射屏蔽填料的選取及模擬研究30-34
• 2.4.1 中子屏蔽填料的選取30-31
• 2.4.2 能量對中子屏蔽填料性能的模擬研究31-33
• 2.4.3 厚度對中子屏蔽填料性能的模擬研究33-34
• 2.5 基體材料的選取及屏蔽模擬性能研究34-38
• 2.5.1 中子能量對基體材料性能影響的模擬研究34-36
• 2.5.2 環(huán)氧樹脂的選取及性能對比36-38
• 2.6 中子屏蔽復(fù)合材料屏蔽性能模擬研究38-39
• 2.7 本章小結(jié)39-41
• 第3章 環(huán)氧樹脂基中子屏蔽復(fù)合材料的制備及性能研究41-56
• 3.1 引言41
• 3.2 中子屏蔽復(fù)合材料的制備工藝41-43
• 3.2.1 原料與試劑41-42
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備42
• 3.2.3 環(huán)氧樹脂中子屏蔽復(fù)合材料制備工藝42-43
• 3.3 增韌劑對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響43-45
• 3.3.1 增韌劑對環(huán)氧樹脂拉伸性能的影響43-45
• 3.3.2 增韌劑對中子屏蔽復(fù)合材料彎曲性能的影響45
• 3.4 復(fù)合材料中子屏蔽性能測試45-49
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備45-47
• 3.4.2 常見中子屏蔽材料性能對比47
• 3.4.3 碳化硼含量對中子屏蔽復(fù)合材料性能的影響47-48
• 3.4.4 復(fù)合材料厚度對中子屏蔽性能的影響48-49
• 3.5 中子屏蔽復(fù)合材料熱力學(xué)性能測試49-52
• 3.5.1 復(fù)合材料熱穩(wěn)定性分析49-50
• 3.5.2 復(fù)合材料導(dǎo)熱性能分析50
• 3.5.3 碳化硼填料對材料耐高溫性能的影響50-52
• 3.6 復(fù)合材料耐酸堿腐蝕性能研究52-54
• 3.7 本章小結(jié)54-56
• 第4章 輻射屏蔽防護(hù)材料綜合研究56-71
• 4.1 引言56
• 4.2 γ射線屏蔽材料的選用56-57
• 4.3 復(fù)合材料對γ射線屏蔽性能的模擬研究57-61
• 4.3.1 復(fù)合屏蔽材料的光子透射能譜分析57-58
• 4.3.2 γ射線屏蔽復(fù)合材料厚度及γ射線能量分析58-60
• 4.3.3 γ射線屏蔽復(fù)合材料線性吸收系數(shù)60-61
• 4.4 復(fù)合材料對中子屏蔽性能的模擬研究61-64
• 4.4.1 復(fù)合屏蔽材料的中子透射能譜分析61-62
• 4.4.2 中子屏蔽復(fù)合材料厚度及中子能量分析62-64
• 4.5 中子及γ射線屏蔽材料組合結(jié)構(gòu)屏蔽性能研究64-66
• 4.5.1 組合結(jié)構(gòu)中子屏蔽分析64-65
• 4.5.2 組合結(jié)構(gòu)γ射線屏蔽分析65-66
• 4.6 屏蔽盒γ射線屏蔽性能測試66-67
• 4.7 電子器件輻射屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)67-69
• 4.8 輻射防護(hù)設(shè)計(jì)流程69-70
• 4.9 總結(jié)70-71
• 第5章 結(jié)論及展望71-73
• 5.1 結(jié)論71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文與獎(jiǎng)勵(lì)79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：520371