CC BY
24
УДК 539.12.04
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОНЕНТА РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОГО ЭКРАНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА НАПОЛНИТЕЛЯ
Е. Я. Чесноков, В. А. Русин, А. А. Шаповалов Научный руководитель - С. В. Телегин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: egor.chesnokov. 93 @mail.ru
Работа посвящена изучению свойств материалов слоев защитных экранов для космических аппаратов. В работе приводятся результаты исследования влияния фракционного состава наполнителя (В4С) композиционного материала на экранирующие свойства потока электронов. Выявлено, что кривые ослабления потока частиц совпадают с учетом доверительного интервала. Таким образом, при изготовлении радиационно-защитных экранов необходимо руководствоваться химическим составом материала и техническими характеристиками оборудования, что позволяет использовать материал в состоянии поставки, исключая его дополнительную обработку.
Ключевые слова: экранирующая способность, радиационная защита, космические аппараты, ультрадисперсный порошок.
AN INQUIRY INTO THE PROBLEM FEATURES OF B4C COMPONENT USED IN RADIATION PROTECTION: AN INVESTIGATION OF THE FILLER PARTICLES
E. Ja. Chesnokov, V. A. Rusin A. A. Shapovalov Scientific Supervisor - S. V. Telegin
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: egor.chesnokov. 93 @mail.ru
This work is dedicated to the study of the materials of shielding for spacecrafts. In the work there are given the results of the investigation how fractional structure of the filler (B4C) of the compositional material influences the shielding properties of the electron flow. It has been found out that the curves of the fallof of the particle flow coincide with allowance to the fiducial interval. Thus, while producing radiation protection, it is needed to go by a chemical composition of the material and technical parameters of the equipment, which allows to use the as-received material without any additional treatment.
Keywords: radiation protection, the satellite, shielding ability, ultrafine powder.
Одним из элементов космического аппарата (КА), обеспечивающий длительный срок эффективной эксплуатации, является радиационно-защитный экран (РЗЭ). В настоящее время в качестве РЗЭ используются однородные гомогенные материалы, в состав которых входит широкий спектр элементов [1].
В продолжение работ [2; 3] проведен сравнительный анализ ослабляющих свойств потока электронов одного из компонентов первого слоя многослойного РЗЭ методом поглощения.
Для изучения свойств изготовлена серия образцов со связующим из эпоксидной смолы ЭД-20 и наполнителем из карбида бора B4C, так как данный материал имеет низкий выход вторичного излучения. Для проведения анализа были выбраны порошки с различной фракцией (см.
Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
таблицу) с соотношением связующего и наполнителя 85 % : 15 % соответственно для каждой фракции порошка. Данное соотношение является необходимым для проведения измерений [3].
В состоянии поставки порошок, помимо основной фракции, указанной в паспорте, включает в себя 5-10 % по массе фракции значительно меньшие вплоть до ультрадисперсной.
Характеристики В4С, задаваемые производителем
Маркировка порошка по БЕРЛ Б150 Б230 Б500 Б1200 Б1500
Фракция, мкм 100-80 50-40 20-14 5-3 0-3
Источником излучения является точечный радиоактивный изотоп 908г-90У с максимальной энергией электронов 2,27 МэВ.
Результаты исследования прохождения потока электронов через материал в состоянии поставки представлены на рис. 1. Погрешности измерений для доли потока и массовой толщины в пределах значений 0-0,8 г/см2 составляют 1 % и 1 % соответственно. С увеличением массовой толщины погрешность измерения доли потока излучения возрастает до 15 %, за счет приближения проходящего потока к значению фонового излучения, а погрешность измерения самой массовой толщины уменьшается.
■ В4С -Р150
* В4С -Р230
а В4С -Р500
В4С -Р1200
« В4С -Р1500
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
с! (д/вгтО
Рис. 1. Зависимость доли прошедшего излучения 7(йТ)//(0) от массовой толщины материала ё в состоянии поставки
Рис. 2. Зависимость доли прошедшего излучения /(ё)//(0) от массовой толщины материала ё в состоянии поставки (Б150, Б230, Б500) и после сепарации (Б150Р, Б230Р, Б500Р)
Также дополнительно проведено исследование крупных фракций порошка (Б150, Б230, Б500), из которых сепарацией в жидкости предварительно удалены мелкие частицы [4; 5]. При сравнении результатов исследования материалов в состоянии поставки и после удаления ультрадисперсной фракции (рис. 2) не было выявлено различий в ослаблении потока электронов.
Таким образом, в процессе изготовления экрана можно руководствоваться только химическим составом материала и техническими характеристиками оборудования, что позволяет использовать материал в состоянии поставки, исключая его дополнительную обработку.
Библиографические ссылки
1. Особенности радиационной защиты сверхмалых космических аппаратов / Д. М. Зуев, Е. Я. Чесноков, С. А. Бабич и др. // Решетневские чтения : материалы XIX Междунар. науч.-практ. конф. Т. 1. Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. С. 559-561.
2. Телегин С. В., Драганюк О. Н., Драганюк М. Н. Расчет гетерогенного радиационно-защитного экрана для космических аппаратов // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16, № 4. С. 969-974.
3. Саунин В. Н., Телегин С. В., Чесноков Е. Я. Определение длины свободного пробега частиц бета-распад в порошковых материалах // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16, № 1. С. 969-974.
4. Задонская В. С., Чесноков Е. Я., Телегин С. В. Оптимизация процентного соотношения элементов радиационного защитного экрана // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы XII Междунар. науч.-практ. конф. В 2 т. Т. 1. Технические науки / Сиб. гос. аэрокос-мич. ун-т. Красноярск, 2016. С. 303-305.
5. Михайлов В. В., Гордиенко В. В. Простейшие лабораторные методы выделения мономинеральных фракций : учеб.-метод. пособие / С.-Петерб. гос. ун-т. СПб., 2012. 48 с.
© Чесноков Е. Я., Русин В. А., Шаповалов А. А., 2017
