ساخت و بررسي ويژگي هاي حفاظت هسته اي نانوكامپوزيت هاي حاوي نانوساختارهاي فلزي و اكسيد فلزي

كارشناسي ارشد

چكيده حفاظت افراد در برابر پرتوهاي پر¬انرژي بخش ضروري در هر سامانه¬ي هسته¬اي است كه¬ يكي از بخش‌هاي اساسي در اين سامانه¬ها مواد جاذب پرتو است. مشكلات مواد سنتي جاذب پرتو چون سرب از قبيل سمي بودن و شرايط محدود عملياتي ايجاب مي‌كند تا موادي با قابليت جذب بالاي پرتو، متناسب با شرايط استفاده، به فهرست جاذب¬هاي فعلي اضافه شوند. از سويي با توسعه¬ي روزافزون فن¬آوري به¬ويژه فن‌آوري‌هاي بين‌ رشته‌اي نيازمند به استفاده از مواد چند منظوره خواهيم بود. يكي از مهم‌ترين رويكردها در توليد جاذب¬هاي جديد با قابليت¬هاي چندگانه استفاده از مواد مركب است. در دستگاه¬هاي پرتو پزشكي كه تنها بخشي از بدن فرد بايد پرتودهي شود و يا در كاربرد¬هاي صنعتي، به دليل حركت بعضي از قسمت¬هاي دستگاه، استفاده از حفاظ¬هاي سربي و قالب¬هاي بتني كه مستحكم و غيرقابل انعطاف هستند، مشكلاتي ايجاد خواهند كرد. در اين پژوهش سعي شده تا جاذ¬¬ب¬هاي غير سربي انعطاف¬پذير به‌منظور حفاظت در برابر پرتوهاي ايكس و گاما ساخته شود. سيليكون رابر به‌عنوان زمينه¬ي پليمري و نانو¬ذرات تنگستن و اكسيد¬بيسموت به‌عنوان پركننده مورد استفاده قرار گرفتند. با توجه به اينكه زمينه¬ي پليمري و نانوذرات در يكديگر قابل امتزاج بودند روش فرآوري محلول جهت آماده‌سازي نمونه انتخاب شد. آزمون ميكروسكوپ الكترون روبشي (SEM) به‌منظور شكل شناسي، آزمون كشش (Tensile-Test) جهت بررسي خواص مكانيكي و آزمايش ميزان تضعيف پرتو گاما انجام داده شد. نتايج آزمايش تضعيف نشان مي¬دهد كه حفاظ¬هاي نانوكامپوزيتي ساخته‌ شده از كارايي بالايي برخوردار هستند به‌طوري‌كه حفاظ سيليكون رابر – اكسيد¬بيسموت با ضخامت 215/ 0 سانتي‌متر و 70 درصد وزني پركننده توانست 82 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي آمرسيوم، 1/6 درصد فوتون¬هاي چشمه‌ي سزيوم و 6/3 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي كبالت را جذب كند و حفاظ سيليكون رابر – تنگستن با ضخامت 24/0 سانتي‌متر و 80 درصد وزني پركننده توانست 7/89 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي آمرسيوم، 2/9 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي سزيوم و 5/5 درصد فوتون¬هاي چشمه¬ي كبالت را جذب كند. نتايج آزمون كشش نشان مي¬دهد كه افزودن پركننده در نانوكامپوزيت¬هاي سيليكون رابر – اكسيد¬بيسموت موجب كاهش استحكام كششي و افزايش مدول يانگ مي¬شود. نتايج همين آزمايش براي نمونه¬هاي سيليكون رابر - تنگستن نشان¬دهنده¬ي افزايش مدول يانگ و استحكام كششي است. در نهايت با استفاده از كد مونت‌كارلو شبيه‌سازي را براي نمونه¬هاي تهيه شده به¬دست آورديم و نتايج به¬دست آمده را با نتايج تجربي مقايسه كرديم؛ كه اين كد نتايج تجربي را تأييد مي¬كند. واژه‌هاي كليدي: پرتو گاما، سيليكون رابر، اكسيد¬بيسموت، تنگستن، نانوكامپوزيت

189506

دانشگاه علم و صنعت ايران

فيزيك هسته اي

دكتر مجيد قجاوند - دكتر رضا پورصالحي