【摘要】：隨著工業(yè)的發(fā)展,人類社會對于能源的需求越來越強烈,目前傳統(tǒng)能源的儲量堪憂,尋找替代能源的任務迫在眉睫。目前,核能作為新能源中的重要組成部分,開始成為能源結構版圖中的一環(huán),大量商用及試驗核反應堆裝置在全世界各地被建造起來。在核反應堆的運營中,人工難以在高輻射、高溫或未知環(huán)境下進行操作的缺點逐漸受到了各界的重視,可以替代人工在此環(huán)境下進行核反應堆日常維護和應急處理作業(yè)的遠程遙控機器人開始成為核反應堆運行不可缺少的一部分。在ITER項目托卡馬克真空室裝換劇毒材料的需求下,中國科學院合肥智能機械研究所設計建造了TECA轉運機器人。本文以其γ射線防護問題為核心,進行了一系列的γ射線防護與應用基礎技術開發(fā)研究。本文分析了γ射線的性質、與物質發(fā)生相互作用的特點,并根據(jù)這一特點以閃爍體探測器為核心搭建了γ射線探測探傷平臺,該平臺在測量γ射線強度時誤差約為7.59%,符合項目需求。同時,該平臺還可以準確探測出金屬構件中是否有缺陷,也可以對缺陷大小不同的構件進行分辨。對核環(huán)境機器人進行γ射線防護需要從兩方面進行開展,一方面是電子元器件的加固,使得電子元器件本身抗輻照能力增強;一方面是借助外部屏蔽裝置,使進入機器人內部的γ射線強度降低。本文利用搭建的γ射線探測探傷平臺來評估測試不同材料的γ射線吸收能力,選擇合適的外部屏蔽裝置材料。本文測試時選擇了國產(chǎn)45#鋼、冷作鑄造鋼、鈹青銅這三種常見的機器人外部結構材料,結合機器人制造要求,最終選擇國產(chǎn)45#鋼作為TECA轉運機器人γ射線外部屏蔽裝置的材料。在選擇完合適材料之后,本文為TECA轉運機器人設計了由國產(chǎn)45#鋼制造厚度為15cm的外部γ射線屏蔽裝置,并對其進行了測試。測試內容分為兩個部分,一個部分是γ射線屏蔽能力測試,經(jīng)模擬車廂輻照驗證,該外部屏蔽裝置可以保證轉運機器人在作業(yè)時間內的電子元器件性能不受損壞;另一個部分是測試國產(chǎn)45#鋼輻照前后力學性能,按照轉運機器人作業(yè)的輻照條件,對國產(chǎn)45#鋼制成的試樣進行γ照射,并對試樣進行拉伸試驗。測得輻照前后國產(chǎn)45#鋼強度和韌性變化在可接受范圍內,不會因為γ射線照射導致工作時機器人結構出現(xiàn)損壞。
【圖文】：

1 序 言由原子核躍遷所產(chǎn)生的波長較短的電磁波所構成的。當 β 衰變后會產(chǎn)生一個處在高能級的新核，當新核向低能。γ 射線本身不帶電，它與物質發(fā)生相互作用主要有三頓效應和電子對效應。是指在與物質發(fā)生相互作用時，物質內部的軌道電子會克服軌道的結合能變成自由電子的過程。應是指 γ 射線和物質的外層電子發(fā)生非彈性碰撞，使來，入射 γ 光子自身能量降低的過程。如圖 1.2 所示，的運動方向會發(fā)生改變，能量損失與 γ 射線和電子發(fā)生1.3 所示，當能量較高的 γ 射線（大于 1.02MeV）與物質內部原子核的庫侖場的影響，，會使 γ 光子轉換成一個電能量大于 1.02MeV 的部分則轉化成這對電子的動能。

當能量較高的 γ 射線（大于 1.02MeV）與物子核的庫侖場的影響，會使 γ 光子轉換成一個于 1.02MeV 的部分則轉化成這對電子的動能圖 1.2 康普頓效應Fig.1.2. Compton effect
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242;O571.323

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本文編號：2647502