Ատոմակայաններում, ճառագայթային բժշկության մեջ, տիեզերքի ուսումնասիրության և միջուկային թափոնների մշակման մեջ,ճառագայթային դիմացկուն կնքող նյութերծառայել որպեսվերջին փրկարար գիծըՀամակարգի անվտանգությունն ապահովելու և ռադիոակտիվ արտահոսքերը կանխելու համար: Բարձր էներգիայի մասնիկների և ճառագայթների անընդհատ ռմբակոծության պայմաններում այս նյութերը պետք է պահպանեն կառուցվածքային ամբողջականությունը և աշխատանքային կայունությունը: Դրանց տեխնոլոգիական առաջընթացը անմիջականորեն ազդում է շրջակա միջավայրի անվտանգության և մարդու առողջության վրա:
|I. Ռադիացիոն միջավայրերի ծայրահեղ մարտահրավերները. ավանդական ոչնչացումից այն կողմ|
- |Բարձր էներգիայի մասնիկների հարված.Գամմա ճառագայթները, նեյտրոնային հոսքը և α/β մասնիկները անմիջապես կոտրում են պոլիմերային շղթաները (շղթայական կտրվածք), առաջացնելով խաչաձև կապակցում կամ քայքայում, որը քայքայում է նյութական հիմքերը։
- |Սիներգիստական օքսիդատիվ կոռոզիա.Ռադիացիոն դաշտերը հաճախ համակեցության մեջ են ուժեղ օքսիդացման հետ (օրինակ՝ բարձր ջերմաստիճանի ճնշման տակ գտնվող ջուր, ուժեղ թթուներ, ռեակտիվ թթվածին), արագացնելով նյութի ծերացումը և փխրունությունը (ճառագայթային օքսիդացման սիներգիա).
- |Ծայրահեղ ճնշում-ջերմաստիճան և քիմիական կոռոզիա.Ռեակտորներում բարձր ջերմաստիճանի/ճնշման ջուրը և քայքայիչ միջուկային թափոնների միջավայրը (օրինակ՝ ազոտական/ֆտորաջրածնային թթու) ստեղծում են բարդ լարվածություններ (ջերմային սողանք, ճնշման ներթափանցում, քիմիական հարձակում).
- |Զրոյական արտահոսքի մանդատ.Ատոմային կայաններում ռադիոակտիվ արտահոսքի թույլատրելի մակարդակները գրեթե զրոյական են, որտեղ ավանդական կնիքները աղետալիորեն խափանվում են։
|II. Հիմնական տեխնիկական ռազմավարություններ. Նյութական դիզայնի առաջընթացներ|
- |Բարձր արդյունավետությամբ օրգանական պոլիմերներ. ճշգրիտ նախագծված ճառագայթային մարտիկներ|
- |Արոմատիկ պոլիմերներ՝|
- |Պոլիիմիդ (PI):Կոշտ հետերոցիկլիկ կառուցվածքները (օրինակ՝ PMDA-ODA) դիմադրում են շղթայի կտրմանը։ Հիմնական ոսկրային ֆտորացումը մեծացնում է ջերմակայունությունը (>350°C) և այտուցվածության դեմ պայքարը։
- |Պոլիէթերեթերկետոն (PEEK):Կիսաբյուրեղային բնույթը դիմադրում է >10⁹ Գյ գամմա ճառագայթման դոզաներին: Ապակե/ածխածնային մանրաթելային ամրացումը (>40%) հաղթահարում է սառը հոսքը:
- |Պոլիֆենիլեն սուլֆիդ (PPS):Բարձր խաչաձև կապի խտությունը պահպանում է չափային կայունությունը ճառագայթման տակ: Կերամիկական լցվածությամբ տեսակները գերազանց են գոլորշու դիմադրողականությամբ:
- |Մասնագիտացված էլաստոմերներ՝|
- |Ֆտորռեծածկ (FKM):Պերֆտորէլաստոմերները (FFKM) գերազանցում են 300°C-ը: Նանո-սիլիկահողը (օրինակ՝ Aerosil R974) պահպանում է ճառագայթումից հետո կնքման ուժը:
- |Հիդրոգենացված նիտրիլային կաուչուկ (HNBR):Բարձր հագեցվածությունը (>98% հիդրոգենացում) նվազեցնում է օքսիդացման տեղամասերը։ Պերօքսիդային կարծրացումը բարելավում է խաչաձև կապի կայունությունը։
- |EPDM ռետինե՝Ոչ բևեռային հիմնական կառուցվածքը նվազեցնում է ճառագայթման զգայունությունը: Միջուկային կարգի բանաձևերը (օրինակ՝ ռադիկալների կլանիչները) հասնում են ցածր արտահոսքի 10⁸ Gy ճնշման դեպքում:
- |Արոմատիկ պոլիմերներ՝|
- |Անօրգանական ոչ մետաղական համակարգեր. ներքին ճառագայթային անձեռնմխելիություն|
- |Կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտներ՝|
- |Ալյումինի/սիլիցիումի նիտրիդի կնքման օղակներ՝Բարձր հալման կետը (>2000°C) և ներքին քիմիական իներտությունը դիմադրում են ճառագայթմանը: Ճշգրիտ սինտերացումը (>99.5% խտություն) հնարավորություն է տալիս ունենալ միջուկային պոմպի զրոյական արտահոսքի կնիքներ:
- |Ճկուն գրաֆիտային փաթեթավորում.Բարձր մաքրության ընդարձակված գրաֆիտը (>99.9% ածխածին) ձևավորում է ճառագայթմանը դիմացկուն միկրոբյուրեղային կառուցվածքներ: Միջուկային տեսակների համար անհրաժեշտ է AMS 3892 ռադիոլոգիական ախտահանման հավաստագիր:
- |Մետաղ-կերամիկական ֆունկցիոնալ աստիճանավորված նյութեր (ՖԿՆ):Պլազմայով ցողված ցիրկոնիումի/Հաստելլոյի շերտերը (10-100 մկմ անցումային գոտիներ) կանխում են ջերմային ցնցումից առաջացող ճաքերը։
- |Կերամիկական մատրիցային կոմպոզիտներ՝|
- |Մետաղական մատրիցային համակարգեր. Ինժեներական դիմադրողականություն|
- |Բարձր նիկելի համաձուլվածքով փչակներ՝Լազերային եռակցմամբ Inconel 625/718 փամփուշտները (0.1-0.3 մմ պատ) դիմանում են >10⁹ հոգնածության ցիկլերին ռեակտորի սառեցնող հեղուկի պոմպերում։
- |Արծաթապատ մետաղական միջադիրներ՝Ցածր ածխածնային պողպատի (08F) վրա 0.1 մմ Ag շերտով միջուկային փականի միջադիրները ապահովում են >300 ՄՊա կնքման ճնշում։
|III. Առավելագույն արդյունավետության մատրից. Տվյալների վրա հիմնված հուսալիության ապահովում|
| |Հողատարածք| | |Միջուկային որակի պոլիմերներ| | |Կերամիկական կնիքներ| | |Մետաղական համակարգեր| |
|---|---|---|---|
| |Գամմա դիմադրություն| | >10⁹ Գայ (PEEK) | >10¹⁰ Գայ | >10⁹ Գայ |
| |Նեյտրոնային հոսքի սահմանը| | 10¹⁷ ն/սմ² | >10²¹ ն/սմ² | >10¹⁹ ն/սմ² |
| |Ջերմաստիճանի միջակայք| | -50~+350°C (FFKM) | >1200°C (SiC) | -200~+800°C |
| |Կնքման ճնշում| | 45 ՄՊա (PEEK փականի նստատեղ) | 100 ՄՊա (SiC դեմքի կնիք) | 250 ՄՊա (բարձր P-ի փական) |
| |Հելիումի արտահոսքի արագություն| | <10⁻⁹ մբ·լ/վ | <10⁻¹² մբ·լ/վ | <10⁻¹¹ մբ·լ/վ |
|IV. Կարևորագույն կիրառություններ. միջուկային անվտանգության պահապաններ|
- |Ատոմային էլեկտրակայանի միջուկը.|
- Ռեակտորի անոթի մետաղական օ-օղակներ (Inconel 718 + Ag ծածկույթ)
- Սառեցնող հեղուկի պոմպի տանդեմային կնիքներ (SiC/SiC զույգեր)
- Կառավարման ձողի շարժիչի զսպանակավոր կնիքներ (միջուկային PEEK)
- |Ատոմային թափոնների վերամշակում.|
- Բարձր մակարդակի թափոնների բաքի արծաթե միջադիրների համակարգեր
- Ապակենման վառարանի փականի կնիքներ (կերամիկական կոմպոզիտ)
- |Ճառագայթային բժշկություն.|
- Պրոտոնային թերապիայի դարպասային դինամիկ կնիքներ (ճառագայթային մոդիֆիկացված PTFE)
- Գամմա դանակի աղբյուրի պարկուճ՝ կրկնակի մետաղական կնիքներով
- |Խորը տիեզերքի միջուկային էներգիա.|
- Ռադիոիզոտոպային ջերմաէլեկտրական գեներատորի (RTG) բազմաշերտ մեկուսացման կնիքներ
- Միջուկային ջերմային շարժիչի ջրածնային միջավայրի կնիքներ
|V. Առաջադեմ առաջընթացներ. նյութագիտության սահմաններ|
- |Ինքնաբուժվող կնիքներ՝Միկրոկապսուլացված նյութերը (օրինակ՝ DCPD + Գրաբսի կատալիզատոր) հնարավորություն են տալիս տեղում վերականգնել ճառագայթային վնասը։
- |Նանո-կոմպոզիտային առաջընթացներ.Բորի նիտրիդային նանոշերտ (BNNS)-ով ամրացված PI թաղանթները պահպանում են >90% հետճառագայթային ամրություն։
- |4D տպիչով տպված FGM-ներ՝Տարածականորեն աստիճանավորված կոշտությունը հարմարվում է տեղայնացված ճառագայթման ազդեցությանը։
- |HPC նյութերի դիզայն.Մոլեկուլային դինամիկայի մոդելավորումները կանխատեսում են միլիոնավոր տարվա ճառագայթային ծերացումը։
|Եզրակացություն. ծայրահեղ շրջակա միջավայրի անվտանգության հիմքը|
Ռեակտորների միջուկներից մինչև խորը տիեզերք, ճառագայթահարման դիմացկուն մեկուսիչ նյութերը հեղափոխական նորարարությունների միջոցով անվտանգության հիմքն են։ Քանի որ IV սերնդի ռեակտորները, միաձուլման սարքերը և միջաստղային առաքելությունները զարգանում են, ջերմաստիճանի բարձր դիմադրության, ճառագայթահարման նկատմամբ դիմադրողականության և երկարակեցության պահանջները սրվում են։ Միայն նյութագիտության անդադար նորարարությունների միջոցով մենք կարող ենք ստեղծել անթափանց վահան մարդկության կողմից միջուկային տեխնոլոգիաների խաղաղ օգտագործման համար։
Հրապարակման ժամանակը. Հուլիս-12-2025