RU2327238C2 - Material for absorbing neutrons - Google Patents
Material for absorbing neutrons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327238C2 RU2327238C2 RU2006103688/06A RU2006103688A RU2327238C2 RU 2327238 C2 RU2327238 C2 RU 2327238C2 RU 2006103688/06 A RU2006103688/06 A RU 2006103688/06A RU 2006103688 A RU2006103688 A RU 2006103688A RU 2327238 C2 RU2327238 C2 RU 2327238C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- absorption
- neutrons
- shell
- ceramic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Заявляемое изобретение относится к ядерной технике, в частности к средствам защиты от излучения, а более конкретно к материалам для поглощения нейтронов, выделяющихся при ядерной реакции радиоактивных материалов.The claimed invention relates to nuclear technology, in particular to means of protection against radiation, and more particularly to materials for the absorption of neutrons released during the nuclear reaction of radioactive materials.
Уровень техникиState of the art
Известен материал, предназначенный для консервации помещений, оборудования, загрязненных радионуклидами. Материал представляет собой твердеющую композицию и состоит из карбамидоформальдегидной смолы 15-30%, пенообразователя 3-4%, кислотного отвердителя 3-4%, воды - остальное (изобретение под названием «Способ консервации помещения, загрязненного нуклидами», патент РФ №2078388, МПК G21F 9/34, 08.10.91). Материал предотвращает доступ к загрязненным объектам, но недостаточно защищает окружающую среду и людей от излучения, что обуславливается составом материала. Кроме того, существенно затруднен демонтаж защиты при расконсервации помещения.Known material intended for the conservation of premises, equipment contaminated with radionuclides. The material is a hardening composition and consists of urea-formaldehyde resin 15-30%, a foaming agent 3-4%, an acid hardener 3-4%, water - the rest (the invention is entitled "Method for preserving a room contaminated with nuclides", RF patent No. 2078388, IPC
Известны материалы (Европейские патентные заявки №№0385187 А1, 0055679 и 0016252 А1, патент США №4218622, заявка и патент ФРГ DE AS 1037302 и №2361363, патент РФ №2232438, G21F 1/08, 27.09.1999), которые имеют форму листа, фольги, трубы из металлов, в состав которых входят нейтронопоглощающие компоненты или на которые с помощью различных технологий нанесены поглощающие элементы. Зачастую такие материалы дороги, имеют недостаточный коэффициент полезного действия, имеют ограничения по приданию им формы, которая требуется для экранирующих элементов.Known materials (European patent applications No. 0385187 A1, 0055679 and 0016252 A1, US patent No. 4218622, application and patent of Germany DE AS 1037302 and No. 2361363, RF patent No. 2232438, G21F 1/08, 09/27/1999), which have the form sheet, foil, metal pipes, which include neutron-absorbing components or on which absorbing elements are applied using various technologies. Often, such materials are expensive, have an insufficient efficiency, have restrictions on giving them the form that is required for shielding elements.
Известен нейтронный поглотитель по патенту США №4225467, МПК G21С 11/00, публикация 30.09.1980 г. Поглотитель состоит из частиц карбида бора (не менее 90% веса) определенного размера. Вокруг частиц карбида бора сплошной матрицей отвержден конденсированный полимер фенол альдегида.Known neutron absorber according to US patent No. 4225467, IPC
В некоторых случаях, например при использовании поглотителя в защитных устройствах сложной конфигурации, он может не обеспечить полного уровня заполнения и соответственно требующегося уровня защиты. Следовательно, необходимо применение дополнительного оборудования типа вибраторов.In some cases, for example, when using an absorber in protective devices of complex configuration, it may not provide the full level of filling and, accordingly, the required level of protection. Therefore, it is necessary to use additional equipment such as vibrators.
Это обусловлено тем, что поглотитель недостаточно сыпуч из-за большого удельного веса и неправильной формы частиц, поэтому не всегда достигается плотное заполнение поглотителем полостей, предназначенных для его размещения. Из-за недостаточной сыпучести затруднен демонтаж защиты.This is due to the fact that the absorber is not loose enough due to the large specific gravity and irregular shape of the particles; therefore, dense filling of the cavities intended for its placement is not always achieved. Due to insufficient flowability, dismantling of the protection is difficult.
В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран наиболее близкий по своей сущности поглощающий нейтроны композитный материал, описанный в заявке №94043808 от 09.12.94 г. на выдачу патента РФ на изобретение под названием «Поглощающий нейтроны композитный материал и способ получения материала», МПК G21F 1/06. Материал содержит гомогенную матрицу из первой компоненты, представляющей собой керамический материал - порошок со средней гранулометрией ниже 5 мкм. В порошке гомогенно диспергированы скопления (сгустки) второй компоненты, выбираемой из тугоплавких металлов, боридов молибдена и В4С. По крайней мере, одна из обеих компонент содержит бор.As the prototype of the claimed invention, the closest neutron-absorbing composite material selected in the application No. 94043808 dated December 12, 1994 for the grant of a patent of the Russian Federation for the invention under the name "Neutron-Absorbing Composite Material and Method for Producing a Material", IPC G21F 1 / 06. The material contains a homogeneous matrix of the first component, which is a ceramic material - a powder with an average particle size below 5 microns. Accumulations (clots) of the second component selected from refractory metals, molybdenum borides and B 4 C are homogeneously dispersed in the powder. At least one of both components contains boron.
Недостатком известного материала являются не во всех случаях одинаковые защитные свойства в разных направлениях, а также сложность монтажа и демонтажа защиты, в которой использован известный материал. Для их выполнения требуется специальное технологическое оборудование.A disadvantage of the known material is not in all cases the same protective properties in different directions, as well as the difficulty of mounting and dismounting the protection in which the known material is used. Their implementation requires special technological equipment.
Это обусловлено тем, что форма частиц и сгустков компонент, а также высокий коэффициент трения между ними ограничивают сыпучесть материала, из-за чего не обеспечивается при монтаже его самоуплотнение и требуемые защитные свойства. Кроме того, для обеспечения равных защитных свойств в разных направлениях по объему требуется тщательное перемешивание компонент; результат которого при монтаже защиты проконтролировать затруднительно. Воздействие вибраций при доставке к месту монтажа, а также при использовании известного материала в качестве защиты при транспортировке активных материалов может привести к перераспределению компонент (даже хорошо перемешанных при изготовлении) по объему материала из-за существенной разницы в плотностях. Соответственно, изменятся защитные свойства материала в разных направлениях.This is due to the fact that the shape of the particles and clots of the components, as well as the high coefficient of friction between them limit the flowability of the material, because of which its self-sealing and the required protective properties are not ensured during installation. In addition, to ensure equal protective properties in different directions in volume, thorough mixing of the components is required; the result of which is difficult to control when installing the protection. Exposure to vibrations during delivery to the installation site, as well as when using a known material as protection during transportation of active materials, can lead to a redistribution of components (even well mixed during manufacture) in terms of material volume due to a significant difference in densities. Accordingly, the protective properties of the material will change in different directions.
Поэтому после загрузки в защитное устройство его (материал) необходимо уплотнять прокаливанием под давлением. Очевидно, что извлечение уплотненного и спекшегося материала является операцией сложной и не всегда выполнимой.Therefore, after loading it into the protective device (material), it is necessary to seal it by calcination under pressure. Obviously, the extraction of compacted and sintered material is a complex and not always feasible operation.
Задачей заявляемого изобретения является создание материала для поглощения нейтронов, позволяющего повысить надежность его защитных свойств, а также упростить монтаж и демонтаж защитных устройств.The objective of the invention is the creation of material for the absorption of neutrons, which allows to increase the reliability of its protective properties, as well as to simplify the installation and dismantling of protective devices.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение и который способствует выполнению поставленной задачи, заключается в обеспечении высокой сыпучести материала, близкой к текучести жидкости, как до эксплуатации материала, так и после окончания эксплуатации, а также обеспечение высокой механической стойкости, однородности по физическому параметру поглощения нейтронов.The technical result, which is achieved by the claimed invention and which contributes to the achievement of the task, is to ensure high flowability of the material, close to fluidity, both before the operation of the material and after the end of operation, as well as ensuring high mechanical resistance, uniformity in physical parameter neutron absorption.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Сущность изобретения заключается в том, что в материале для поглощения нейтронов (далее в тексте - материал для поглощения), содержащем первую компоненту, представляющую собой керамику, в которой диспергированы скопления (сгустки) второй компоненты, причем, по крайней мере, одна из обеих компонент содержит материал, поглощающий нейтроны, согласно изобретению, керамика выполнена в виде имеющих одинаковый размер гранул шаровидной формы, наибольший размер которых выбран в пределах от 1,9±0,1 мм до 2,9±0,1 мм, а вторая компонента выполнена в виде оболочки, которой снабжена каждая гранула, при этом оболочка изготовлена из органического состава, наполненного соединениями, поглощающими тепловые нейтроны.The essence of the invention lies in the fact that in the material for the absorption of neutrons (hereinafter referred to as the material for absorption) containing the first component, which is a ceramic, in which the clusters (clusters) of the second component are dispersed, and at least one of both components contains neutron-absorbing material according to the invention, the ceramic is made in the form of spherical-shaped granules of the same size, the largest size of which is selected from 1.9 ± 0.1 mm to 2.9 ± 0.1 mm, and the second component is made in form about the shells each granule is provided with, while the shell is made of an organic compound filled with compounds that absorb thermal neutrons.
Отличительными от известного материала-прототипа являются признаки заявляемого изобретения:Distinctive from the known material of the prototype are the features of the claimed invention:
- керамика выполнена в виде имеющих одинаковый размер гранул шаровидной формы, наибольший размер которых выбран в пределах от 1,9±0,1 мм до 2,9±0,1 мм;- ceramics is made in the form of spherical-shaped granules of the same size, the largest size of which is selected from 1.9 ± 0.1 mm to 2.9 ± 0.1 mm;
- вторая компонента выполнена в виде оболочки, которой снабжена каждая гранула, при этом оболочка изготовлена из органического состава, наполненного соединениями, поглощающими тепловые нейтроны.- the second component is made in the form of a shell, which each granule is equipped with, while the shell is made of an organic compound filled with compounds that absorb thermal neutrons.
При поиске не выявлено материалов аналогичного заявляемому изобретению назначения, одна из компонент которого имела бы форму и размеры, совпадающие с формой и размерами керамики заявляемого изобретения.When searching, no materials similar to the claimed invention were found, one of the components of which would have the shape and dimensions that match the shape and dimensions of the ceramics of the claimed invention.
Покрытие, известное из упомянутого выше патента США №4225467, не выполняет функции носителя материала, поглощающего нейтроны.The coating known from the aforementioned US patent No. 4225467, does not perform the functions of a carrier material that absorbs neutrons.
Покрытие, известное из патента США №4218622 (МПК G21С 11/00, публикация 19.08.1980 г.), имеет иную конструкцию.The coating known from US Pat. No. 4,218,622 (IPC
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 изображен разрез одного элемента материала для поглощения.Figure 1 shows a section of one element of the material for absorption.
На фиг.2 изображен элемент защитного устройства, заполненный материалом для поглощения.Figure 2 shows an element of a protective device filled with material for absorption.
На фиг.3 показан вариант применения материала для поглощения в реакторах и других аппаратах, когда требуется перемещение органов управления в защитном покрытии без нарушения его целостности.Figure 3 shows a variant of the use of material for absorption in reactors and other devices when it is necessary to move the controls in the protective coating without violating its integrity.
На фиг.4 показано применение материала для поглощения при перевозке радиоактивных материалов, собранных в емкости и помещенных в автоцистерну.Figure 4 shows the use of material for absorption in the transport of radioactive materials collected in containers and placed in a tanker truck.
На фиг.5, 6 показана схема применения материала для поглощения в железнодорожном вагоне, в транспортных контейнерах.Figure 5, 6 shows a diagram of the use of material for absorption in a railway carriage, in transport containers.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Каждый элемент материала для поглощения (фиг.1) состоит из ядра 1, представляющего собой гранулу шаровидной формы из керамики, и оболочки 2 из органического состава. Оболочка 2 наполнена соединениями 3, например, бора или кадмия, поглощающими тепловые нейтроны.Each element of the material for absorption (Fig. 1) consists of a core 1, which is a spherical granule made of ceramic, and a shell 2 of organic composition. The shell 2 is filled with compounds 3, for example, boron or cadmium, absorbing thermal neutrons.
Керамика имеет следующий состав, %:Ceramics has the following composition,%:
Гранулы (ядра 1) материала для поглощения в одно защитное устройство выбирают одинакового размера. Характеристики материала:The granules (cores 1) of the material for absorption into one protective device are chosen the same size. Material Specifications:
- наибольший размер (диаметр) каждой гранулы в партии выбирают из ряда,- the largest size (diameter) of each granule in the party is selected from a row,
(мм) 1,9±0,1; 2,1±0,1; 2,3±0,1; 2,5±0,1; 2,7±0,1; 2,9±0,1;(mm) 1.9 ± 0.1; 2.1 ± 0.1; 2.3 ± 0.1; 2.5 ± 0.1; 2.7 ± 0.1; 2.9 ± 0.1;
- допуск круглости, %- roundness tolerance,%
Оболочка 2 толщиной 0,1-0,3 мм выполнена из органического материала, например из фенолформальдегидной смолы.The shell 2 with a thickness of 0.1-0.3 mm is made of organic material, for example, phenol-formaldehyde resin.
Оболочку 2, наполненную соединениями 3, поглощающими нейтроны, получают следующим образом. Кадмиевые или боросодержащие соединения измельчают до фракции менее 5 мкм и смешивают с органической основой. Эту смесь наносят на поверхность каждого ядра 1.A shell 2 filled with neutron absorbing compounds 3 is prepared as follows. Cadmium or boron-containing compounds are ground to a fraction of less than 5 microns and mixed with an organic base. This mixture is applied to the surface of each core 1.
Используют материал для поглощения, например, следующим образом. В полость 4 (фиг.2) защитного кожуха 5 засыпают материал для поглощения 6. Обладая хорошей сыпучестью, материал 6 заполняет все свободное пространство, обеспечивая плотное безщелевое заполнение и одинаковое во всех направлениях распределение в полости 4 ядер 1, которые затормаживают нейтроны, и соединений 3, уменьшающих нейтронный поток.Use material for absorption, for example, as follows. Material for
При изготовлении материала для поглощения 6 несложно обеспечить равномерность наполнения оболочки 2 соединениями 3. В процессе эксплуатации материал для поглощения 6 сохраняет одинаковые защитные свойства во всех направлениях, т.к. за счет определенных размеров ядер 1 и хорошей сыпучести материала 6 обеспечивается постоянное взаимное расположение элементов материала 6 в защитном кожухе 5. Возможная некоторая неравномерность защитных свойств отдельного элемента материала 6, обусловленная возможной неравномерностью наполнения оболочки 2 соединениями 3, в слое материала 6 в кожухе 5 выравнивается в любом направлении, т.к. состоит из множества элементов этого материала. Таким образом, обеспечивается требуемая степень защиты во всех направлениях.In the manufacture of material for
Материал для поглощения 6 хорошо транспортируется с помощью пневмопривода при заполнении защитного кожуха 5, хорошо откачивается при демонтаже. Такое свойство материала для поглощения в сочетании с жаропрочностью позволяет использовать его при ликвидации аварий подачей в активную зону при помощи трубопроводов.Material for
Очень удобно применять материал для поглощения в реакторах и других аппаратах (фиг.3), когда требуется перемещение органов управления в защитном устройстве. Для этого в полости 4 защиты, которая образована внешней 7 и внутренней 8 оболочками, размещают материал для поглощения 6. Органы управления 9 аппарата 10 имеют возможность перемещения в соответствии с их назначением без нарушения защитных свойств, т.к. материал 6 обтекает их как жидкость.It is very convenient to use the material for absorption in reactors and other devices (figure 3), when the movement of controls in a protective device is required. To do this, in the
Для перевозки радиоактивных материалов можно, например, собрать их в упаковку 11 (фиг.4), поместить упаковки 11 в полость 12 автоцистерны 13 и заполнить свободный объем полости 12 материалом для поглощения 6. После доставки к месту назначения материал для поглощения 6 ссыпают самотеком из полости 12 через выпускной люк цистерны (на чертежах не показан) или, например, с помощью пневмопривода через загрузочный люк (на чертежах не показан).For transportation of radioactive materials, you can, for example, collect them in a package 11 (Fig. 4), place the
На фиг.5 представлена транспортировка упаковок 11 с радиоактиивными материалами железнодорожным транспортом. Материалом для поглощения 6 заполняют емкости 14, которые выполнены из жесткого или легкодеформируемого материала, например из ткани. Емкостями 14 образуют защитное сооружение.Figure 5 presents the transportation of
На фиг.6 представлено размещение упаковки 11 с радиоактивными материалами в транспортном контейнере. Упаковку 11 прикрепляют к стенкам 15 контейнера с помощью упругих растяжек 16, а свободное пространство контейнера заполняют материалом для поглощения 6.Figure 6 shows the placement of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006103688/06A RU2327238C2 (en) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Material for absorbing neutrons |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006103688/06A RU2327238C2 (en) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Material for absorbing neutrons |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006103688A RU2006103688A (en) | 2007-08-27 |
RU2327238C2 true RU2327238C2 (en) | 2008-06-20 |
Family
ID=38596951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006103688/06A RU2327238C2 (en) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Material for absorbing neutrons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2327238C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111403070A (en) * | 2020-03-18 | 2020-07-10 | 张云逢 | Radiation protective composition and high radioactive nuclear waste metal container |
-
2006
- 2006-02-08 RU RU2006103688/06A patent/RU2327238C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111403070A (en) * | 2020-03-18 | 2020-07-10 | 张云逢 | Radiation protective composition and high radioactive nuclear waste metal container |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006103688A (en) | 2007-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Koťátková et al. | Concrete and cement composites used for radioactive waste deposition | |
US7250119B2 (en) | Composite materials and techniques for neutron and gamma radiation shielding | |
US6166390A (en) | Radiation shielding composition | |
KR100706012B1 (en) | Cask, composition for neutron shielding body, and method of manufacturing the neutron shielding body | |
US9666317B2 (en) | Radiation shield with magnetic properties | |
CN102246245A (en) | Radiation shielding structure composition | |
WO1994014167A1 (en) | RADIATION-BARRIER MATERIAL CAPABLE OF SIMULTANEOUS SHIELDING AGAINST η-RAY, X-RAY AND NEUTRON BEAM | |
Bayoumi et al. | Assessment study for multi-barrier system used in radioactive borate waste isolation based on Monte Carlo simulations | |
JP2001310929A (en) | Epoxy resin composition capable of shielding neutron and transparent shielding moldings made of the cured epoxy resin composition | |
EP2355108B1 (en) | Shielding material and shielding element for shielding gamma and neutron radiation | |
JP2013040784A (en) | Radiation shield panel | |
RU2327238C2 (en) | Material for absorbing neutrons | |
US5819186A (en) | Cellular grout radiation barrier | |
TW200426855A (en) | Amorphous composition for high level radiation and environmental protection | |
EP0002714B1 (en) | Neutron absorbing article | |
JP2014044197A (en) | Paint film containing radiation shield material, and film formed body forming the same | |
KR19990007116A (en) | Method and container for manufacturing containers | |
Prohorenko et al. | Improving of characteristics of composite materials for radiation biological protection | |
WO2018231512A9 (en) | Mitigating nuclear fuel damage: nuclear reactor and/or incident or accident | |
EP0246075B1 (en) | Pressure regulating device for use in storage, transportation and disposal of hazardous wastes | |
JP6435095B2 (en) | Core melt holding device and nuclear reactor equipped with the same | |
Barabash et al. | Radiation-resistant composite for biological shield of personnel | |
JPS60205399A (en) | Container for transporting radioactive substance | |
JP2520978B2 (en) | Radiation shield | |
Chen | A Study on properties of novel metallic foam for nuclear applications |