Стеклокомпозит, армированный гидросиликатными нанотрубками, для комплексной радиационной защиты. тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, кандидат наук Соколенко Игорь Владимирович

• Соколенко Игорь Владимирович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Соколенко Игорь Владимирович

Введение

Глава 1. Анализ проблемы разработки современных композиционных материалов для радиационной защиты ядерно-энергетических

объектов

1.1. Радиационная безопасность ядерных энергетических установок

1.2. Применяемые и перспективные радиационно-защитные материалы

в атомной энергетике

1.3. Основные принципы создания высокоэффективных композиционных материалов

1.4. Хризотил как перспективный наполнитель в производстве радиа-ционно-защитных композитов

1.4.1. Характеристики и применение природного хризотила

1.4.2. Получение и применение синтетического хризотила состава МВз81205(0Н)4-МЗ81205(0Н)4

1.5. Преимущества использования наноструктурированных материалов

и способы их получения

1.6. Способы заполнения нанотрубчатых структур

Выводы к главе

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Объекты и материалы исследований

2.2. Методы исследований

2.2.1. Физико-механические и теплофизические испытания

2.2.2. Спектральные, электронно-микроскопические методы анализа

2.2.3. Гидротермальный синтез

2.2.4. Радиационные исследования

Выводы к главе

Глава 3. Синтез многофункциональных наполнителей для разработки радиационно-защитного композита нового типа

3.1. Концепция разработки радиационно-защитного стеклокомпозита, армированного нанотрубчатым хризотилом

3.2. Подготовка тонкодисперсного нанотрубчатого хризотила из природного хризотил-асбеста

3.3. Синтез нанотрубчатого хризотила состава Mg3Si2O5(OH)4-NiзSi2O5(OH)4

3.4. Исследование характеристик природного и синтетического хризотила

3.5. Модифицирование хризотила введением в структуру нанотрубок соединений тяжелых металлов

3.6. Синтез нанокристаллического вольфрамата свинца PbWO4

Выводы к главе

Глава 4. Разработка технологии получения стеклокомпозита для комплексной защиты от нейтронного и гамма-излучений

4.1. Выбор состава высокосвинцовой стекломатрицы

4.2. Получение высокодисперсного стеклопорошка

4.3. Разработка технологии стеклокомпозита, армированного модифицированным хризотилом

4.4. Исследование микроструктуры стеклокомпозита

Выводы к главе

Глава 5. Эксплуатационные характеристики разработанного композита

5.1. Физико-механические и химические характеристики композита

5.2. Теплофизические характеристики композита

5.3. Расчет коэффициентов ослабления рентгеновского и гамма-излучений для композитов различного состава

5.4. Экспериментальное определение коэффициентов ослабления гамма-излучения

Выводы к главе

Заключение

Список использованной литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Использование реакций ядерного синтеза и распада для получения огромных количеств электрической, механической, тепловой энергий, как считалось в 70-х годах ХХ века, обеспечивали перспективы стремительного роста атомной энергетики в мире. Даже несмотря на произошедшие тяжелые аварии - на АЭС Три-Майл-Айленд (США) в 1979 г. и на Чернобыльской АЭС (СССР) в 1986 г., серьезно снизившие к 1990 г. темпы роста атомной энергетики, впоследствии стала очевидной бесперспективность использования традиционных топливных источников энергии [1]. Ограниченность природных топливных ресурсов, неравномерность распределения и неэкологичность их использования, а также невысокая эффективность известных альтернативных способов производства электроэнергии привели к пересмотру перспектив развития атомной энергетики. Некоторые страны признали свою зависимость и не смогли отказаться от использования энергии мирного атома, в частности Франция, Украина и Япония, которые имели долю использования ядерной энергии в производстве электричества на 2000 г. соответственно 76,4, 47,3 и 33,8 % [2]. Также в некоторых случаях была признана безальтернативность использования ядерной энергии, в частности при высокой энергопотребности или/и необходимости длительной автономности работы объектов, например в случае эксплуатации атомных ледоколов и подводных лодок.

С учетом имеющегося опыта эксплуатации ядерных реакторов основной проблемой перспектив дальнейшего развития атомной энергетики стал вопрос повышения безопасности эксплуатации атомных энергоустановок, а также утилизации отработанного ядерного топлива.

Основную проблему безопасности использования энергии деления и синтеза ядер составляет испускаемые при этом высокоэнергетические ионизирующие у- и нейтронное излучения. Электронейтральность данных видов радиации обуславливает их высокую проникающую способность и сложность методов защиты от них. В качестве единственного на данный момент осуществимого метода защи-

ты от у- и нейтронного излучений известно использование защитных экранов, ослабляющих мощность потока ионизирующего излучения до принятых допустимыми уровней.

Развитие атомной энергетики требует разработки новых радиационно-защитных материалов, обладающих более высокой эффективностью ослабления у- и нейтронной радиации, радиационной стойкостью, а также улучшенными показателями физико-механических и теплофизических характеристик. Например, перспектива эксплуатации транспортных ядерных энергетических установок (ЯЭУ), ввиду ограниченности их рабочего пространства, требует использования защитных материалов, обладающих минимальными габаритами и имеющих повышенные термо- и температуростойкость.

Использование атомных установок может найти и нетрадиционное применение. Например, было предложено разработать железнодорожный состав, оснащенный атомной силовой установкой на быстрых нейтронах [3]. Очевидно, что для осуществления подобного проекта требуется особый подход к обеспечению радиационной безопасности.

В последнее время в России и в мире также вернулись к проектированию космических аппаратов, оснащенных ядерными энергетическими и двигательными установками [4, 5]. Это связано с низкой эффективностью применения космических кораблей, работающих на традиционном топливе, для осуществления межпланетных перелетов, и на этом фоне на данный момент ядерные установки выглядят как безальтернативный источник энергии. Очевидно, что в данном случае к внешнему ионизирующему излучению космического пространства прибавится излучение самого реактора, которое не может эффективно абсорбироваться конструкционными материалами обшивки корабля ввиду действующих массовых ограничений. В связи с этим, для обеспечения необходимой радиационной защиты персонала, а также электронного оборудования, требуется установка дополнительных радиационно-защитных конструкций.

К разрабатываемым материалам космического назначения предъявляется комплекс особенно жестких требований, и радиационно-защитные материалы не

будут исключением. Это обусловлено с одной стороны массовыми ограничениями, а с другой - спецификой их эксплуатации под влиянием агрессивных факторов космического пространства. Большинство известных радиационно-защитных материалов не удовлетворяют всем предъявляемым требованиям. Таким образом, проектирование космических аппаратов, оснащенных ядерными установками, требует, кроме всего прочего, применения инновационных радиационно-защитных материалов.

В связи с этим является актуальной разработка композиционного материала для комплексной защиты от нейтронного и у-излучений, обладающего высокой устойчивостью к воздействию радиационных, механических и термических нагрузок. В качестве такого материала может быть предложен перспективный композит на основе неорганической матрицы из свинецборосиликатного стекла, армированной нанотрубчатым хризотилом, модифицированным путем введения в его структуру соединений тяжелых металлов. В данном случае содержащиеся в хризотиле водород, а также ряд легких элементов, обеспечат замедление быстрых нейтронов до тепловых энергий, бор обеспечит захват тепловых нейтронов, а тяжелые металлы (РЬ, ослабят сопутствующее у-излучение. При этом хризотил обуславливает устойчивость композита к различным нагрузкам, а стекломатрица - монолитность и высокую плотность материала.

Степень разработанности темы. В настоящее время в атомной промышленности активно эксплуатируются радиационно-защитные материалы, содержащие хризотил, в частности барийсерпентинитовый бетон. Однако до сих пор не рассматривалось применение хризотила в связке со стекломатрицей, как для радиационной защиты, так и в иных областях.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Стеклокомпозит, армированный гидросиликатными нанотрубками, для комплексной радиационной защиты.»

Цель работы.

Разработка композиционного материала на основе свинецборосиликатной стекломатрицы, армированной модифицированным нанотрубчатым хризотилом, для комплексной радиационной защиты ЯЭУ.

Для достижения цели работы решались следующие задачи:

- отработка технологии синтеза гидросиликатных нанотрубок со структурой хризотила состава Mg3Si2O5(OH)4-Ni3Si2O5(OH)4 в гидротермальных условиях;

- разработка методики модифицирования нанотрубок природного и синтетического хризотила путем введения и иммобилизации в их внутренней структуре соединений тяжелых металлов;

- разработка способа получения наноструктурированных наполнителей, обеспечивающих повышение эффективности ослабления композитом радиоактивного излучения;

- проектирование состава стекломатрицы, обеспечивающего получение композита с необходимыми эксплуатационными характеристиками;

- разработка технологии получения радиационно-защитного композиционного материала на основе свинцовоборной стекломатрицы, армированной модифицированным нанотрубчатым хризотилом;

- расчет для композита теоретических значений параметров ослабления мощности у-излучения широкого спектра энергий;

- экспериментальные исследования физико-механических, теплофизиче-ских, радиационно-защитных характеристик композита.

Научная новизна работы.

Разработаны технологические основы получения радиационно-защитного композиционного материала с использованием матрицы свинецборосиликатного стекла, а в качестве армирующего наполнителя - нанотрубчатого хризотила в количестве до 20 мас. %. Для повышения радиационно-защитных характеристик возможно дополнительное модифицирование хризотила введением в его структуру PbWO4 в количестве до 35 % от массы хризотила, а также введение в состав композита нанокристаллического PbWO4 до 40 % или дроби до 50 % от

массы композита.

Выявлены особенности физико-химического взаимодействия хризотила со стекломатрицей, показывающие, что при горячем прессовании композита при температуре 430-460 оС и давлении 80 МПа наблюдается поверхностное химическое взаимодействие стекла с нанотрубками, при сохранении их структуры.

Установлены закономерности модифицирования нанотрубок хризотила осаждением в их структуре PbWO4, заключающиеся в том, что для достижения наибольшей степени заполнения предварительно производится уксуснокислая обработка хризотила, далее хризотил обрабатывается концентрированным водно-этаноловым раствором K2WO4, а затем водным раствором РЬ(СНзСОО)2.

Выявлено, что при взаимодействии водно-этанолового (водно-ацетонового) раствора РЬ(СН3СОО)2, содержащего 40-50 об. % этанола (ацетона), с водным раствором Na2WO4 наблюдается осаждение частиц высокодисперсного нанокри-сталлического PbWO4 со средним размером около 50 нм.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Выявлены оптимальные составы реакционной смеси для гидротермального синтеза аналогов хризотила состава Mg3Si2O5(OH)4-MgNi2Si2O5(OH)4 при равновесных для системы «вода-пар» условиях.

Разработана технология получения многофункционального наполнителя для композитов на основе нанотрубчатого хризотила, модифицированного для повышения защитных характеристик от у-излучения. Полученный материал может использоваться для армирования радиационно-защитных композитов.

Разработан эффективный способ получения нанокристаллического PbWO4 с высокими показателями дисперсности и гранулометрической однородности, пригодного для высокоэффективного ослабления у-излучения.

Установлена возможность применения стекол на основе системы PbO-B2O3-SiO2 с эквимолярной заменой 3-5 мас. % PbO на в качестве матрицы при получении армированных радиационно-защитных композитов.

Расширена номенклатура радиационно-защитных материалов. Предложена технология получения высокоплотного композиционного материала для комплексной защиты от нейтронного и у-излучений. Изучены физико-механические, теплофизические, радиационно-защитные характеристики стеклокомпозита; установлено, что полученный композит обладает рядом преимуществ перед традиционными материалами.

Практическая новизна разработанного композита и технологии его получения защищены двумя патентами РФ на изобретение и одним ноу-хау.

Методология работы и методы исследований. В качестве методологической основы в ходе исследований использовали физико-химические принципы взаимодействия в растворах, расплавах и конденсированных средах. Превращения и взаимодействие веществ изучали при помощи ряда спектральных методов анализа, а также электронной микроскопии.

Положения, выносимые на защиту:

- концепция радиационно-защитного стеклокомпозита на основе свинецбо-росиликатного стекла и модифицированного нанотрубчатого хризотила;

- определение оптимальных составов реакционной смеси для гидротермального синтеза хризотила состава Mg3Si2O5(OH)4-MgNi2Si2O5(OH)4;

- модифицирование нанотрубок природного и синтетического хризотила путем проведения в их внутренней структуре реакции осаждения PbWO4;

- получение нанокристаллического PbWO4 путем его осаждения из водного раствора Na2WO4 водно-этаноловым раствором Pb(CHзCOO)2;

- применение стекла на основе системы PbO-B2O3-SiO2 в качестве связующей матрицы при производстве композиционных материалов;

- технология получения стеклокомпозита, а также изучение его физико -механических, теплофизических, радиационно-защитных характеристик.

Достоверность результатов работы. Достоверность результатов научных исследований подтверждается широким применением в работе современных методов исследований на аттестованном оборудовании в рамках стандартных и специализированных методик испытаний.

Внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены в учебный процесс при подготовке бакалавров по профилю (280700.62-08) «Радиационная и электромагнитная безопасность» в рамках направления (280700.62) «Техносферная безопасность» (приложение А). Разработаны технические условия на технологию радиационно-защитного стеклокомпозита ТУ 6937-006-20663392015 (приложение Б).

Апробация результатов работы. Основные результаты работы представлены на: 3-й Международной конференции «Nanomaterials: applications & properties-2013» (Алушта, 2013); 3-й Российско-Германской неделе молодого исследователя «Aviation and Space» (Новосибирск, 2013); V Международной научно-прикладной конференции «Теория и практика актуальных исследований» (Краснодар, 2013); XI Междутародной научно-практической конференции «Актуальные вопросы науки» (Москва, 2013); Региональной научно-практической конференции молодых исследователей «Перспективные инновационные разработки молодых исследователей Белгородской области - развитию региона - 2014» (Белгород, 2014); финальном этапе регионального конкурса «Участник молодёжного научно-инновационного конкурса-2014» (Белгород, 2014); финальном этапе Межрегионального молодёжного конкурса научно-технических работ и проектов «Молодежь и будущее авиации и космонавтики - 2014» (Москва, 2014); Региональной научно-практической конференции молодых исследователей «Перспективные инновационные разработки молодых исследователей Белгородской области - развитию региона - 2015» (Белгород, 2015); финальном этапе регионального конкурса «Участник молодёжного научно-инновационного конкурса-2015» (Белгород, 2015).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе 6 статей в центральных рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи в международных журналах, индексируемом в БД Scopus, 2 патента РФ на изобретение, 1 ноу-хау.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 108 наименований и 4 приложений. Работа изложена на 149 стр. машинописного текста, включающего 33 рис. и 20 табл.

Глава 1

Анализ проблемы разработки современных композиционных материалов для радиационной защиты ядерно-энергетических объектов

Перспективы дальнейшего развития атомной энергетики прежде всего требуют повышения безопасности эксплуатации атомных энергоустановок, а также утилизации отработанного ядерного топлива. Развитие техники и технологий, расширение сферы применения атомной энергии подразумевают, кроме всего прочего, разработку и создание новых радиационно-защитных материалов, способных отвечать повышенным требованиям к их эксплуатационным характеристикам.

В данной главе представлен обзор традиционных и перспективных радиа-ционно-защитных материалов, применяемых для защиты ядерных объектов, принципов создания композиционных материалов различного назначения, рассмотрены перспективы применения гидросиликатных нанотрубок со структурой хризотила природного и синтетического происхождения для создания высокоэффективных радиационно-защитных композитов, а также методы создания наноструктур и их преимущества в радиационном материаловедении.

1.1. Радиационная безопасность ядерных энергетических установок

Атомная энергетика сегодня. На сегодняшний день в России эксплуатируется 10 атомных электростанций (в общей сложности 33 энергоблока установленной мощностью 24,2 ГВт), которые вырабатывают приблизительно 16 % всего производимого в стране электричества [6]. Перспективы атомной отрасли в России подтверждаются тем, что существуют планы по увеличению доли атомной энергии в энергобалансе страны к 2030 г. на 25 % [1]. В данный момент ведется строительство новых АЭС: Нововоронежской АЭС-2, Ленинградской АЭС-2,

Балтийской АЭС, первой в мире плавучей АЭС «Академик Ломоносов». В стадии доработки находится четвертый блок Белоярской АЭС.

Одно из стратегических инновационных направлений в атомной энергетике - разработка реакторов на быстрых нейтронах, а также позволяющих использовать замкнутый ядерный топливный цикл. Первой и единственной в мире действующей станцией, на которой используется реактор на быстрых нейтронах, БН-600, является Белоярская АЭС. Дальнейшее развитие этой технологии - реактор БН-800, строительство которого уже ведется на данной станции [1].

Согласно данным МАГАТЭ на 2001 г., в мире действовало 438 ядерных энергетических реакторов общей мощностью 351 ГВт, и еще 31 реактор находился на стадии проектирования [2]. Также по этим данным можно судить, что многие страны очень сильно полагаются на ядерную энергию, причем в некоторых ядерная энергия составляет весьма значительную часть общего энергобаланса страны, в первую очередь это касается многих стран Европы, а также Кореи и Японии. В мировом производстве электроэнергии доля атомной энергии составляет около 17 %, в странах ЕЭС - около 35 %, более половины вырабатываемой мощности приходится на три страны - США, Францию и Японию (100, 63 и 47 ГВт соответственно). Во многом это обуславливается тем, что электроэнергия, произведенная АЭС, обладает минимальной стоимостью. Это сделало ядерную энергетику важным энергетическим сектором, и она сможет быть заменена в будущем другими технологиями только с большим трудом. И хотя ядерная энергия не сможет решить в одиночку проблему растущей мировой потребности в электричестве, она может внести заметный вклад в улучшение экологической обстановки [7].

Кроме выработки электричества атомная энергия находит применение и в иных сферах, например, атомные реакторы используются в качестве силовых установок ледокольного и подводного флота. Известно, что разрабатываются проекты использования ядерных энергетических установок в железнодорожном транспорте и на космических аппаратах [3-5], а также в неэнергетических целях, например, для опреснения воды. При этом использование ядерных энергетиче-

ских установок в космосе рассматривается как наиболее перспективный вариант для осуществления межпланетных пилотируемых космических полетов.

Ионизирующее излучение в атомной энергетике. Практическое использование ядерной энергии основано на реакции индуцированного ядерного деления ядер 235а и ^ под воздействием потока нейтронов. При поглощении нейтрона данные ядра делятся на два осколка деления, попутно испуская в среднем два-три свободных нейтрона и несколько у-квантов, а также выделяется энергия Q. Осколки деления, как правило, тоже представляют собой радиоактивные изотопы и подвергаются а- и Р-распаду, часто также испуская у-излучение [2, 8].

Таким образом, радиационный фон, сопровождающий индуцированное деление ядер 235У и ^^^ представлен широким спектром ионизирующих излучений, из которых наибольшую опасность представляют нейтронное и у-излучение, ввиду их высокой проникающей способности.

Нейтронное излучение. Свободные нейтроны чаще всего образуются в результате спонтанного или индуцированного ядерного деления и имеют при этом достаточно высокую энергию. Например, среднее значение энергий нейтронов, образующихся при делении ядер 235и, составляет 0,7 МэВ [2]. Далее при взаимодействии с веществом нейтроны теряют энергию до тех пор, пока не поглотятся ядрами атомов.

В зависимости от энергетического состояния различают холодные нейтроны (<0,025 эВ), тепловые нейтроны (0,025-0,5 эВ), резонансные нейтроны (0,5 эВ -10 кэВ), промежуточные нейтроны (10-100 кэВ), быстрые нейтроны (>100 кэВ). Часто резонансные и промежуточные нейтроны объединяют под одним термином «промежуточные нейтроны» (0,5 эВ - 100 кэВ), а холодные и тепловые - под термином «медленные нейтроны». Подобная классификация обусловлена различным характером взаимодействия нейтронов с веществом и др. Приведённые значения граничных энергий условны, в действительности они размыты и зависят от типа явлений и конкретного вещества [9-11].

Ввиду того, что нейтрон имеет нулевой электрический заряд, он фактически не взаимодействует с электронными оболочками атомов, и они не влияют на рас-

пределение нейтронов в веществе. Все взаимодействия нейтронов с веществом происходят на ядрах атомов.

Основными видами взаимодействия нейтронов с ядрами являются: поглощение в результате реакций радиационного захвата (п,у; п,р; п,а), замедление при упругом (п,п) и неупругом рассеянии (п,п'). При этом реакции радиационного захвата наиболее свойственны медленным нейтронам, а неупругое рассеяние -быстрым [9].

Упругое рассеяние представляет собой процесс механического взаимодействия при соударении нейтронов и ядер атомов. Согласно известным закономерностям, потеря энергии и замедление нейтронов будут протекать тем эффективнее, чем ближе будут массы взаимодействующих нейтрона и ядра. Поэтому для замедления нейтронов наиболее подходят легкие элементы, такие как водород (и его изотоп дейтерий), литий, бериллий, бор, углерод. Сечение упругого рассеяния (п,п) при уменьшении энергии нейтронов остается примерно постоянным на уровне нескольких барн.

Неупругое рассеяние представляет собой более сложный процесс, когда быстрые или промежуточные нейтроны сталкиваются с ядром, которое намного их тяжелее, и не отскакивают, а временно поглощаются. После короткого промежутка времени нейтрон переиспускается с уменьшенной энергией, а ядро остается в возбужденном состоянии, которое затем снимается путем испускания у-излучения.

Радиационный захват - ядерный процесс, ведущий к образованию новых элементов или же более тяжелых изотопов исходного. Данным путем предварительно рассеянные нейтроны поглощаются ядрами атомов вещества. Далеко не каждый элемент способен активно захватывать медленные нейтроны, наибольшие сечения радиационного захвата имеют ядра 10В, 113Сё, некоторые редкоземельные элементы и актиноиды. Индуцированное деление ядер также основано на радиационном захвате. Сечение реакций радиационного захвата (п,у) растет обратно пропорционально скорости налетающего нейтрона. Реакции (п,р) и (п,а)

также более свойственны медленным нейтронам. Поэтому для медленных нейтронов возрастает не только абсолютная, но и относительная роль реакций [9].

Наиболее неприятной особенностью радиационного захвата нейтронов веществом является то, что в результате протекающих ядерных реакций могут образовываться радиоактивные изотопы элементов, имеющие достаточно продолжительные периоды полураспада, и облученный материал приобретает так называемую «наведенную радиоактивность».

Гамма-излучение. Принято считать, что у-излучение представляет собой фотоны с энергиями выше 100 кэВ, хотя резкая граница между у- и рентгеновским излучением условна и как правило определяется природой происхождения излучения. у-излучение испускается в основном в процессе ядерных реакций, а также при переходах между возбуждёнными состояниями атомных ядер. Получаемые в ядерных реакциях у-кванты как правило имеют энергию не более 10 МэВ, а в среднем 1,0-1,2 МэВ, тогда как у-кванты космических лучей могут превышать сотни ГэВ.

В отличие от нейтронов, у-излучение взаимодействует в основном с электронами оболочек атомов и практически не взаимодействует с ядрами, по крайней мере это касается фотонов сравнительно низких энергий.

Взаимодействие у-излучения энергией 0,1-10 МэВ с веществом чаще всего происходит тремя способами: фотоэлектрическое поглощение для сравнительно низких энергий, некогерентное Комптоновское рассеяние для средних и высоких энергий и образование пар для высокоэнергетического излучения. Для фотонов низких энергий также имеет значение когерентное рассеяние на связанных электронах, а у-лучи высоких энергий (более 8 МэВ) могут взаимодействовать с ядрами атомов (ядерный эффект) [8, 12].

Фотоэлектрическое поглощение характерно в основном для у-квантов энергиями до нескольких сотен кэВ. Фотон при этом полностью поглощается электроном нижнего энергетического уровня (чаще К-слоя), вырывая его, сообщая ему кинетическую энергию, равную разнице энергии у-кванта и энергии связи элек-

трона. Из получившегося возбужденного состояния атом переходит в основное, испуская флуоресцентное рентгеновское излучение вследствие эффекта Оже.

Комптоновское рассеяние, или эффект Комптона, заключается в том, что у-кванты, сталкиваясь с электронами, передают им не всю свою энергию, а лишь часть, и после взаимодействия изменяют направление своего движения, т. е. рассеиваются. В результате взаимодействия с у-квантами электроны (электроны отдачи) приобретают значительную кинетическую энергию, которая расходуется на ионизацию вещества. В отличие от фотоэлектрического поглощения при Компто-новском рассеянии у-кванты взаимодействуют с внешними, валентными электронами, имеющих минимальную энергию связи. Данный процесс наиболее вероятен для области энергий фотонов приблизительно от 200 кэВ до 5 МэВ.

Образование электронно-позитронных пар становится возможным, если у-квант имеет энергию выше 1,022 МэВ, и происходит под действием сильного электрического поля вблизи ядра атома. Если энергия у-квантов выше 1,022 МэВ, то ее избыток предается образовавшимся частицам в виде кинетической энергии, равной разнице между энергией фотона и удвоенной энергией покоя электрона. Образовавшая пара замедляется и в дальнейшем аннигилирует, превращаясь в два вторичных у-кванта с энергией, равной энергетическому эквиваленту массы покоя частиц (0,511 МэВ). Вероятность процесса образования пар увеличивается с ростом энергии у-квантов и плотности вещества.

Таким образом, вероятность протекания всех описанных выше процессов возрастает с увеличением атомного номера элементов, то есть лучше всего ослабляют поток у-излучения элементы конца периодической системы. При этом при взаимодействии с у-излучением энергией приблизительно до 10 МэВ в веществе не наблюдается наведенной радиоактивности.

Воздействие радиации на материалы и биологические объекты. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом может вызывать в нем серьезные структурные разрушения или изменения, причем эффективность данного воздействия зависит как от вида, дозы, мощности излучения, так и от природы облучаемого материала.

Для оценки воздействия радиации на различные объекты было введено понятие дозы радиации. При этом различают следующие виды доз:

- экспозиционная доза - суммарный заряд ионов одного знака в единице массы вещества (воздуха), единицы измерения - рентген (Р), Кулон/кг (Кл/кг);

- поглощенная доза - энергия ионизирующего излучения, переданная массе вещества, единицы измерения - Рад (рад), Грей (Гр);

- эквивалентная доза - биологический эквивалент поглощенной дозы, единицы измерения - Бэр (бэр), Зиверт (Зв) [8].

При облучении различных объектов, не принадлежащих к биосфере планеты, чаще используется понятие поглощенной дозы, для облученных биологических объектов используется эквивалентная доза - поглощённая доза, умноженная на коэффициент качества или коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) данного вида излучения отражающий его способность повреждать биологические ткани. Данные коэффициенты представлены в таблице 1.1 [2].

Таблица 1.1 - Коэффициенты качества (ОБЭ) излучения

Вид излучения

Фотоны и электроны любых энергий 1

Нейтроны с энергией <10кэВ 5

Нейтроны с энергией 10-100 кэВ 10

Нейтроны с энергией 0,1-2 МэВ 20

Нейтроны с энергией 2-20 МэВ 10

а-частицы 20

Для оценки поглощенной дозы нейтронного излучения также часто используется понятие флюенса излучения - количества частиц, прошедших через единицу площади поперечного сечения материала, см-2.

Согласно данным таблицы, наибольшую биологическую опасность представляют промежуточные и быстрые нейтроны, поэтому нейтронная защита наиболее важна.

Нежелательные эффекты воздействия радиации на организм человека условно подразделяют на соматические (проявляющиеся непосредственно у об-

лученного) и генетические (проявляющиеся у его потомства) [8, 13]. К соматическим эффектам относят как острую и хроническую лучевую болезнь, так и отдаленные последствия облучения, такие как снижение продолжительности жизни и образование раковых заболеваний. К генетическим относят последствия облучения генома зародышевых клеток, ведущие к различным наследственным нарушениям.

Критической мишенью для повреждения клетки или ее гибели является дез-оксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Повреждение ДНК может приводить к химическим изменениям (окислению) ее основы или последовательности сахаров, одно-двухнитевым разрывам, разрушению водородных связей между комплементарными основаниями, такими как нити ДНК, и между ДНК и белками [2, 13]. При этом легче всего повреждаются клетки кроветворной и репродуктивной систем.

Согласно Нормам радиационной безопасности РФ для человека считается допустимой радиационная нагрузка до 20 мЗв/год [14], а летальная доза облучения начинается с величины порядка 6 Зв. Для многих других позвоночных уровни значений данных величин сравнимы, тогда как для насекомых, к примеру, летальная доза варьируется в интервале 103-104 Гр.

Также следует учитывать, что с увеличением мощности радиационной нагрузки допустимые значения дозы падают, это связано с рекреационными способностями организма.

Для различных материалов радиационные дозы, считающиеся предельно допустимыми для сохранения их функциональности, как правило, на несколько порядков больше и составляют 104-107 Гр. После получения такой дозы материал существенно изменяет некоторые свои характеристики (на 20-30 %), при продолжении облучения его характеристики резко ухудшаются. Радиационная стойкость зависит от структуры материалов и типа химической связи. Наиболее стойкими к воздействию излучений являются ионные кристаллы, а также плотные структуры с высокой симметрией [15, 16]. Стойкость полимерных материалов обычно за-

метно ниже, чем неорганических. При этом нейтронное излучение также оказывает гораздо более сильное воздействие на структуру материала, чем у-излучение.

На рисунке 1.1 показан механизм образования различных радиационно-индуцированных деформаций, в частности при нейтронном облучении.

Рисунок 1.1 - Модель радиационных повреждений, возникающих в кристаллической решетке при радиационном облучении

Образование подобных дефектов по-разному сказывается на различных материалах. Металл, к примеру, упрочняется, но при этом охрупчивается, полимеры теряют прочность, стекло - прозрачность, керамика может аморфизоваться и т.д.

Рекристаллизация металлов приводит к образованию пор, что вкупе с газообразованием, вызванным ядерными реакциями при нейтронном облучении, вызывает их радиационное «распухание» до 20 % и более. Кроме ухудшения конструкционных характеристик, у облученных металлов резко ухудшается коррозионная стойкость.

Воздействие радиации на полимерные материалы приводит к разрыву полимерных цепочек и газообразованию в материале, а последующие смещения обрывков цепей и свободных радикалов приводят к изменению свойств полимеров и способствуют их разрушению.

Особенно сильно радиационное воздействие сказывается на работе полупроводниковой электроники, так как полупроводниковые свойства материалов могут существенно изменяться даже при очень незначительных изменениях структуры.

1.2. Применяемые и перспективные радиационно-защитные материалы

в атомной энергетике

Применение того или иного материала для радиационной защиты обуславливается его способностью ослаблять мощность потока излучения того или иного рода. Тогда как а- и Р-излучение могут быть практически полностью экранированы соответственно листом бумаги и листом алюминия толщиной несколько мм, от нейтронного и у-излучения защититься гораздо сложнее.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соколенко Игорь Владимирович, 2016 год

Список использованной литературы

1. Перспективы атомной энергетики в России [Электронный ресурс] // Федеральный портал PROTOWN.RU. - Режим доступа:

http: //www.protown.ru/information/hide/7939.html.

2. Хала Иржи. Радиоактивность, ионизирующее излучение и ядерная энергетика: Пер. с англ. / Хала Иржи, Навратил Джеймс Д., под ред. Б. Ф. Мясоедова, С. Н. Калмыкова. - М.: Издательство ЛКИ, 2013. - 432 с.

3. РЖД прокатит на быстрых нейтронах [Электронный ресурс] // GAZETA.RU. - Режим доступа:

http://www.gazeta.ru/business/2011/02/18/kz 3531106.shtml.

4. Россия будет строить ядерные ракетные двигатели для освоения дальнего космоса [Электронный ресурс] // HiTech.Expert. - Режим доступа: http://expert.com.ua/49083-rossiya-budet-stroit-yadernye-raketnye-dvigateli-dlya-osvoeniya-dalnego-kosmosa.html.

5. Основные тенденции развития космонавтики в России [Электронный ресурс] // Claw.ru: Космическая энциклопедия. - Режим доступа:

http: //ko smos.claw.ru/shared/424.html.

6. Атомная отрасль России [Электронный ресурс] // Росатом. - Режим доступа: http://www.rosatom.ru/nuclearindustry/russainnuclearindustry/

7. Kim, J. Н. Global electrification and nuclear power: Toward sustainable growth in the new millennium / J. Н. Kim, Ch. Starr // Progress Nucl. Energy. - 2001. -V. 37. - Р. 11-18.

8. Машкович, В. П. Защита от ионизирующих излучений: справочник / В. П. Машкович, А. В. Кудрявцева - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 496 с.

9. Взаимодействие нейтронов с веществом [Электронный ресурс] // Режим доступа: http: //nuclphys.sinp.msu.ru/partmat/pm04.htm.

10. Власов, Н. А. Нейтроны / Н. А. Власов. - изд. 2, перераб. - Москва: Наука, 1971. - 552 с.

11. Медленные нейтроны [Электронный ресурс] // Большая советская энциклопедия. - Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/107705/

12. Hubbell, J. H. Photon mass attenuation and mass energy-absorption coefficients for H, C, N, O, Ar, and seven mixtures from 0.1 keV to 20 MeV / J. H. Hubbell // Radiation research. - 1977. - V. 70. - P. 58-81.

13. Cox, R. Fundamental biological processes in radiation tumorigenesis / R. Cox // Radiat. Protection Dosimetry. - 1996. - V. 68. - P. 105-110.

14. СП 2.6.1.758-99. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99) [Электронный ресурс] / Бесплатная библиотека стандартов и нормативов. - Режим доступа: http://www.docload.ru/Basesdoc/6/6853/

15. Радиационная стойкость материалов: справочник / под ред. В. Б. Дубровского. - М.: Атомиздат, 1973. - 264 с.

16. Радиационная стойкость материалов [Электронный ресурс] // Энциклопедия физики и техники. - Режим доступа:

http : //femto .com.ua/articles/part 2/3230.html.

17. Конструкция реактора РБМК-1000 [Электронный ресурс] // Режим доступа: http : //atomas .ru/rbmk/11 .htm.

18. Егоров, Ю. А. Основы радиационной безопасности атомных станций: уч. пособие / Ю. А. Егоров. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 335 с.

19. Носовский, А. В. Радиационная безопасность и защита на атомных электрических станциях / Носовский А. В., Богорад В. И., Васильченко В. Н., Ключников А. А., Литвинская Т. В., Слепченко А. Ю. - Харьков: изд-во «Оберю>, 2008.

- 356 с.

20. Калошкин, С. Д. Исследование стойкости к воздействию радиационного облучения высокоэффективных радиационнозащитных материалов на полимерной основе / С. Д. Калошкин, В. В. Чердынцев, М. В. Горшенков, А. А. Лунькова // Научный вестник Московского государственного горного университета. - 2012.

- № 9. - стр. 51-61.

21. Липканский, В. М. Радиационная стойкость защитных композиционных

материалов на основе полистирола: дис. канд. техн. наук: 01.04.07 / Липканский Владимир Михайлович. - Белгород, 2003. - 186 с.

22. Павленко, В. И. Модифицирование поверхности гидрида титана бороси-ликатом натрия / В. И. Павленко, Г. Г. Бондаренко, О. В. Куприева, Р. Н. Ястре-бинский, Н. И. Черкашина // Перспективные материалы. - 2014. - № 6. - С. 19-24.

23. Бережко, П. Г. Гидрирование титана и циркония и термическое разложение их гидридов / П. Г. Бережко, А. И. Тарасова, А. А. Кузнецов и др. // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. - № 11(43). - 2006. - С. 47-56.

24. Пат. 2239895 Российская Федерация, МПК G21F1/10. Композиционный материал (варианты) и способ его изготовления / В. И. Демичев, А. И. Мелешко; заявители и патентообладатели В. И. Демичев, А. И. Мелешко. - № 2002120158/06; заявл. 30.07.2002; опубл. 10.11.2004.

25. Пат. 2050380 Российская Федерация, МПК C08J3/20, C08L23:12, C08L23/12, C08K3:02. Способ получения полиэтиленовой композиции / В. И. Ермаков, В .Н. Крынский, В. В. Кревский, Н. Ф. Тимков, В. А. Любавин, А. В. Новиков; заявитель и патентообладатель Комбинат «Электрохимприбор». - № 92014183/26; заявл. 24.12.1992; опубл: 20.12.1995.

26. Пат. 2368629 Российская Федерация, МПК C08L23/06, C08F292/00, C08F110/02, C08K3/02, G01F1/10, G01F3/00. Радиационно-защитный композиционный материал и способ его получения / Л. А. Новокшонова, О. И. Кудинова, В. Г. Гринев, В. Г. Крашенинников, Т. А. Ладыгина; заявитель и патентообладатель Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН (ИХФ РАН), Федеральное агентство по промышленности (Роспром). - № 2007143218/04, заявл. 23.11.2007; опубл. 27.09.2009.

27. Пат. 2066491 Российская Федерация, МПК G21F1/10. Материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучения / Н. Н. Буканова, Л. А. Ирдынчеев, Г. Т. Лушникова, А. Б. Милентьев, А. В. Смоляков, В. Н. Сысоев, А. С. Талачев, Е. С. Фрид; заявитель и патентообладатель Акционерное общество «Научно-исследовательский институт стали». - № 94006936/25; заявл. 25.02.1994; опубл.

10.09.1996.

28. Павленко, В. И. Расчеты процессов прохождения гамма-квантов через полимерный радиационно-защитный композит / В. И. Павленко, В. М. Липкан-ский, Р. Н. Ястребинский // Инженерно-физический журнал. - 2004. - Т. 77. - № 1. - С. 12-15.

29. Пат. 103087522 Китай, Int. A. C08K3/38; C08K9/00; C08L79/08. Radiopro-tection composite material of nanometer lead borate/polyimide and preparation method thereof / Dong Wei, Liu Yuguang, Hou Jing, Zhou Wei. - № 2013159530; заявл. 26.02.2013; опубл. 08.05.2013.

30. Саморядов, А. В. Высокотермостойкий конструкционный термопласт на основе полиимида / А. В. Саморядов // Российский химический журнал. - 2006. -Т. L. - № 5. - С. 91-101.

31. Пат. 2353990 Российская Федерация, МПК G21F1/00. Способ приготовления неорганического материала для радиационной защиты / В. И. Павленко, Д. Ю. Шибанов, И. В. Саламатин; заявители и патентообладатели В. И. Павленко, Д. Ю. Шибанов, И. В. Саламатин. - № 2007131480/06; заявл. 20.08.2007; опубл. 27.04.2009.

32. Пат. 2063074 Российская Федерация, МПК G21F1/10. Материал для защиты от радиоактивного воздействия / В. И. Павленко, И. М. Фаустов, И. И. Ки-рияк, В. В. Абрамов, В. В. Ким, Т. С. Шлыкова, В. А. Замулин, А. И. Ефимов; заявители и патентообладатели Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов, Малое предприятие «Корунд», Научно-производственное объединение «Пластик». - № 94003598/25; заявл. 01.02.1994; опубл. 27.06.1996.

33. Пат. 2263983 Российская Федерация, МПК G21F1/06. Композиция для получения радиационно-защитного материала (варианты) / А. М. Погодаев, Ю. В. Васильев, В. И. Кирко, В. И. Гурков, Г. Е. Нагибин, М. М. Колосова; заявитель и патентообладатель Научно-исследовательский физико-технический институт Красноярского государственного университета Министерства образования Рос-сийскрой Федерации (НИФТИ). - № 2003134234/06; заявл. 25.11.2003; опубл.

10.11.2005.

34. Матюхин, П. В. Металлобетонный композит на основе модифицированного высокодисперсного оксида железа и металлического алюминия: дис. канд. техн. наук: 05.23.05 / Матюхин Павел Владимирович. - Белгород, 2004. - 170 с.

35. Гульбин, В. Н. Разработка композиционных материалов, модифицированных нанопорошками, для радиационной защиты в атомной энергетике / В. Н. Гульбин // Ядерная физика и инжиниринг. - 2011. - Т. 2. - № 3 - С. 272-286.

36. Гульбин, В. Н. Облегченные радиационно-защитные композиты / В. Н. Гульбин, Н.С. Колпаков // Наукоемкие технологии. - 2014. - Т. 15. - № 3. - С. 416.

37. Композиционные материалы: справочник / под общ. ред. В. В. Васильева, Ю. М. Тарнопольского. - М.: Машиностроение, 1990. - 512 с.

38. Михайлин, Ю. А. Конструкционные полимерные композиционные материалы / Ю. А. Михайлин. - 2-е изд. - М.: изд-во «Научные основы и технологии», 2008. - 822 с.

39. Берлин, А. А. Принципы создания композиционных полимерных материалов / А. А. Берлин, С. А. Вольфсон, В. Г. Ошмян, Н. С. Ениколопов - М: Химия, 1990. - 238 с.

40. Берлин, А. А. Современные полимерные композиционные материалы (ПКМ) / А. А. Берлин // Соросовский Образовательный Журнал. - 1995. - №1. -С.57-65.

41. Sumio Iijima. Helical microtubules of graphitic carbon / Sumio Iijima // Nature. - 1991. - V. 354. - P. 56-58.

42. Tenne, R. Inorganic Nanotubes and Fullerene-Like Structures (IF) / R. Tenne, M. Remskar, A. Enyashin, G. Seifert // Topics in Applied Physics. - 2008. - V. 111. -P. 631-671.

43. Раков, А. Л. Нанотрубки неорганических веществ / А. Л. Раков // Ж. неорг. химии. - 1999. - Т. 44. - № 11. - С. 1827-1840.

44. Ивановский, А. Л. Неуглеродные нанотрубки: синтез и моделиро-вание // А. Л. Ивановский // Успехи химии. - 2002. - Т. 71. - № 3. - С. 203-224.

45. Pauling, L. The structure of the chlorites / L. Pauling // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. - 1930. - V. 16. - P. 578-582.

46. Хризотил-асбест [Электронный ресурс] // Stroitelstvo-New.ru. - Режим доступа: http://www.stroitelstvo-new.ru/asbestocement/hrizotil-asbest.shtml.

47. Везенцев, А. И. Синтез и модифицирование хризотил-асбеста для армирования композиционных материалов: дис. д-р техн. наук: 05.17.11 / Везенцев Александр Иванович. - Белгород, 2000. - 395 с.

48. Смоликов, А. А. Нанотрубчатый наполнитель на основе хризотила для теплостойких композиционных материалов / А. А. Смоликов, Л. Ю. Огрель, А. И. Везенцев // Строительные материалы. - 2009. - № 9. - С. 81-83.

49. Смоликов, А. А. Исследование термической деструкции хризотила / А. А. Смоликов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2009. - № 3. - С. 104-108.

50. Энциклопедия полимеров / под ред. В. А. Каргина и др. - Т.1. - М.: Советская энциклопедия, 1972. - 1224 с.

51. Смоликов, А. А. Применение высокоэнергетического диспергиро-вания для получения нанотрубок хризотила / А. А. Смоликов, В. В. Костин // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2009. - № 2. - С. 24-30.

52. Bowen, N. L. The system MgO-SiO2-H2O / N. L. Bowen, O. F. Tuttle // Bull. Geol. Soc. Amer. - 1949. - V. 60. - P. 439-442.

53. Roy, D. M. An experimental study of the formation and properties of synthetic serpentines and related layer silicate minerals / D. M. Roy, R. Roy // Am. Mineral. -1954. - V. 39. - № 11-12. - Р. 957-975.

54 Yada, K. Growth and microstructure of synthetic chrysotile / K. Yada, K. Iishi // Am. Mineral. - 1977. - V. 62. - № 11-12. - Р. 958-965.

55. Yang, J. The Growth of Syntetic Chrysotile Fiber / J. Yang // Am. Mineral. -1961. - V. 46. - № 5-6. - P. 748-752.

56. Зубакова, Л. Е. Структурно-морфологические характеристики синтетического хризотил-асбеста / Л. Е. Зубакова, А. И. Везенцев // Изв. вузов. Строительство. - 1995. - № 2. - С. 75-79.

57. Корыткова, Э. Н. Гидротермальный синтез нанотрубок на основе гидро-

силикатов (Mg, Fe, Со, М)з31205(0Н)4 / Э. Н. Корыткова, Л. Н. Пивоварова // Физика и химия стекла. - 2010. - Т. 36. - № 1. - С. 69-78.

58. Корыткова, Э. Н. Гидротермальный синтез нанотубулярных Со-М^-гидросиликатов со структурой хризотила / Э. Н. Корыткова, Л. Н. Пивоварова, И. А. Дроздова, В. В. Гусаров // Журнал общей химии. - 2007. - Т. 77. - № 10. - С. 1600-1607.

59. Корыткова, Э. Н. Влияние железа на кинетику образования нанотрубок хризотила состава (Мg,Fe)зSi205(0H)4 в гидротермальных условиях / Э. Н. Корыткова, Л. Н. Пивоварова, В. В. Гусаров // Геохимия. - 2007. - № 8. - С. 898-904.

60. Корыткова, Э. Н. Образование нанотрубчатых гидросиликатов системы М§^205(0Н)4-М^205(0Н)4 при повышенных температурах и давлениях / Э. Н. Корыткова, А. В. Маслов, Л. Н. Пивоварова, Ю. В. Полеготченкова, В. Ф. Пови-нич, В. В. Гусаров // Неорганические материалы. - 2005. - Т. 41. - № 7. - С. 849855.

61. Корыткова, Э. Н. Формирование нанотрубок состава М§^205(0Н)4 в гидротермальных условиях / Э. Н. Корыткова, А. В. Маслов, Л. Н. Пивоварова, И.

A. Дроздова, В. В. Гусаров // Физика и химия стекла. - 2004. - Т. 30. - № 1. - С. 72-78.

62. Корыткова, Э. Н. Синтез нанотрубчатых М- и М-М§-гидросиликатов в гидротермальных условиях / Э. Н. Корыткова, Л. Н. Пивоварова, И. А. Дроздова,

B. В. Гусаров // Физика и химия стекла. - 2005. - Т. 31. - № 6. - С. 1099-1105.

63. Везенцев, А. И. Получение хризотил-асбеста и его изоморфных аналогов и оценка их канцерогенной активности / А. И. Везенцев, А. А. Смоликов, Л. Н. Пылев, Л. А. Васильева // Журнал экологической химии. - 1993. - № 2. - С. 127131.

64. Везенцев, А. И. Синтез минералов ряда хризотил-пекораит / А. И. Ве-зенцев, Б. Ф. Горшков, А. А. Смоликов, А. И. Бахтин, Ю. П. Диков // Известия АН СССР, серия геологическая. - 1991. - №8. - С. 146-152.

65. Тимашев, В. В. Синтез магниево-никелевых структурных аналогов хризотила / В. В. Тимашев, Б. Ф. Блудов, А. И. Везенцев, А. А. Смоликов // Химия и

технология строительных материалов. - М., 1982. - С. 38-42.

66. Корыткова, Э. Н. Влияние физико-химических параметров синтеза на рост нанотрубок состава Mg3Si2Os(OH)4 на затравках в гидротермальных условиях / Э. Н. Корыткова, А. С. Бровкин, Т. П. Масленникова, Л. Н. Пивоварова, И. А. Дроздова// Физика и химия стекла. - 2011. - Т. 37. - № 2. - С. 215-228.

67. Шариков, Ф. Ю. Влияние термической предыстории компонентов на процесс гидратации и кристаллизацию нанотрубок Mg3Si2O5(OH)4 в гидротермальных условиях / Ф. Ю. Шариков, Э. Н. Корыткова, В. В. Гусаров // Физика и химия стекла. - 2007. - Т. 33. - № 5. - С. 710-717.

68. Масленникова, Т. П. Влияние физико-химических параметров синтеза на рост нанотрубок Ni3Si2Os(OH)4 и заполнение их растворами гидроксидов и хлоридов щелочных металлов / Т. П. Масленникова, Э. Н. Корыткова // Физика и химия стекла. - 2013. - Т. 39. - № 1. - С. 99-107.

69. Корыткова, Э. Н. Синтез и рост нанотрубок состава Mg3Si2Os(OH,F)4 в гидротермальных условиях / Э. Н. Корыткова, М. П. Семяшкина, Т. П. Масленникова, Л. Н. Пивоварова, В. И. Альмяшев, В. Л. Уголков // Физика и химия стекла. - 2013. - Т. 39. - № 3. - С. 434-443.

70. Yаdа, К. Study of miсrostruсture of сhrysotile asbestos by high ^оШюп electron miсrosсopy / К. Yаdа // Arta Crystallogr. Sect. A. - 1971. - V. 27. - № 6. - P. 659-664.

71. Yаmаi, I. ^e еffeсts of stаrting components on the hydrathermal syn^sis of сЪ^оШе fibers / I. Yаmаi, H. Sаito // J. Crystal Growth. - 1974. - № 24/25. - P. 611620.

72. Jаncаr, B. ^e influence of hydrothermal-reaсtion parameters on the formation of ск^ойЬ nanotubes / B. Jаncаr, D. Suvorov // Nanotechnologу. - 2006. - V. 17. - Р. 25-19.

73. Чивилихин, С. А. Диншита скpyчивaния таштрубок в вязкой жид^сти / С. А. Чивилихин, И. Ю. Шшв, B. B. Гуcаpoв // ДАН. - 2007. - Т. 412. - № 2. - С. 201-203.

74. Гофман, И. В. Модификация пленок термостойких полиимидов добав-

ками гидросиликатных и углеродных наночастиц с различной геометрией / И. В. Гофман, В. М. Светличный, В. Е. Юдин, и др. // Журнал общей химии. - 2007. - Т. 77. - № 7. - С. 1075-1080.

75. Кононова, С. В. Нанокомпозит на основе полиамидоимида с гидросиликатными наночастицами различной морфологии / С. В. Кононова, Э. Н. Корытко-ва, К. А. Ромашкова, Ю. П. Кузнецов, И. В. Гофман, В. М. Светличный, В. В. Гусаров// Журнал прикладной химии. - 2007. - Т. 80. - № 12. - С. 2064-2070.

76. Гусев, А. И. Эффекты нанокристаллического состояния в компактных металлах и соединениях / А. И. Гусев // Успехи физических наук. - 1998. - Т.168. - №1. - С. 55-83.

77. Гусев, А. И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства / А. И. Гусев. - Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - 199 с.

78. Миттова, И. Я. Наноматериалы: синтез нанокристаллических порошков и получение компактных нанокристаллических материалов: учеб. пособие / И. Я. Миттова, Е. В. Томина, С. С. Лаврушина. - Воронеж: изд-во ВГУ, 2007. - 36 с.

79. Артемьев, В. А. Об ослаблении рентгеновского излучения ультрадисперсными средами / В. А. Артемьев // Письма в ЖТФ. - 1997. - Т. 23. - № 6. - С. 5-9.

80. Гусев, А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А. И. Гусев. - М. : Физматлит, 2005. - 416 с.

81. Пат. 2425803 Российская Федерация, МПК C01G25/02; C01F17/00; C01B13/14; C01G1/02; B82B3/00. Способ получения нанокристаллических порошков оксидов металлов / Клевцова Е. В., Буякова С. П., Козлова А. В., Кульков С. Н., Мельникова Г. В., Молчунова Л. М., Орлов А. С., Соболев И. А.; заявитель и патентообладатель: Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН. - № 2010114401/05; заявл. 12.04.2010; опубл. 10.08.2011.

82. Пат. 102923780 Китай, Int. A. B01J23/30; C01G41/00; B82Y30/00. Method for preparing cubic ZnWO4 nanocrystal photocatalysis material / Cao Liyun, Zhang Xiaowei, Huang Jianfeng, Liu Yijun, Li Jia, Zhang Zhenwei, Meng Yan. - № 201210458710; заявл. 14.11.2012; опубл. 13.02.2013.

83. Пат. 101684003 Китай, Int. A. C01G41/00; G21F1/00. Mass production method of nano-PbWO4 / Yuanlin Zhou, Kaiping Song, Ying Xiong. - № 200810168578; заявл. 25.09.2008; опубл. 31.03.2010.

84. Remskar, M. Inorganic Nanotubes as Nanoreactors: The First MoS2 Na-nopods / Remskar M., Mrzel A., Virsek M., Jesih A. // Advanced Materials. - 2007. -V. 19(23). - P. 4276-4278.

85. Захарова, Г. С. Нанотрубки оксидов титана и ванадия: синтез и моделирование / Г. С. Захарова, А. Н. Еняшин, И. И. Ивановская, В. Л. Волков, А. Л. Ивановский // Инженерная физика. - 2003. - № 5. - С. 47.

86. Масленникова, Т. П. Исследование процессов химического взаимодействия гидросиликатных нанотрубок с водными растворами гидроксидов и солей щелочных металлов (Na, K, Cs) и водно-спиртовыми растворами (RCH2-OH): ав-тореф. дис. канд. хим. наук: 02.00.04 / Масленникова Татьяна Петровна. - Санкт-Петербург, 2012. - 22 с.

87. Елецкий, А. В. Сорбционные свойства углеродных наноструктур / А. В. Елецкий // Успехи физических наук. - 2004. - Т. 174. - № 11. - С. 1191-1231.

88. Чернышева, М. В. Синтез нанокристаллов во внутреннем канале одно-стенных углеродных нанотрубок и исследование электронной структуры нано-композитов / Чернышева М. В., Киселева А. Е., Лукашин Е. А., Третьяков Ю. Д., Киселев Н. А., Савилов С. В., Жигалина О. М., Крестинин А. В., Закалюкин Р. М., Хатчисон Д. // Альтернативная энергетика и экология. - 2007. - № 1. - С. 139-140.

89. Пат. 2379228 Российская Федерация, МПК B82B3/00. Способ заполнения углеродных нанотрубок водородом / Колесников Н. Н., Кведер В. В., Бори-сенко Д. Н.; заявитель и патентообладатель: Институт физики твердого тела РАН. - № 2008137820/28; заявл. 24.09.2008; опубл. 20.01.2010.

90. Пат. 2397946 Российская Федерация, МПК B82B3/00; B29C35/00. Способ направленного заполнения одностенных углеродных нанотрубок тугоплавкими полупроводниковыми соединениями путем проведения химической реакции в каналах нанотрубок / Елисеев А. А, Киселев Н. А., Киселева Е. А., Чернышева М. В., Жигалина О. М.; заявитель и патентообладатель: Институт кристаллографии

имени А. В. Шубникова РАН. - № 2007148047/28; заявл. 25.12.2007; опубл. 27.08.2010.

91. Богомолов, В. Н. Жидкости в ультратонких каналах (нитяные и кластерные кристаллы) / В. Н. Богомолов // Успехи физических наук. - 1978. - Т. 24. - № 1. - С. 171-182.

92. Roveri, N. Geoinspired synthetic chrysotile nanotubes / Roveri N., Falini G., Foresti E., Fracasso G., Lesci I.G., Sabatino P. // Journal of Materials Research. - 2006. - V. 21. - № 11. - Р. 2711-2725.

93. Кумзеров, Ю. А. Теплопроводность ультратонких полупроводнико-вых нанопроволок InSb со свойствами латтинжеровой жидкости / Ю. А. Кумзеров, И. А. Смирнов, Ю. А. Фирсов, Л. С. Парфеньева // Физика твердого тела. - 2006. - Т. 48. - № 8. - С. 1498-1503.

94. Métraux, C. Filling of Chrysotile Nanotubes with Metals /, Grobéty B., Ulmer P. // Journal of Materials Research. - 2002. - V. 17. - № 5. - Р. 1129-1135.

95. Масленникова, Т. П. Взаимодействие нанотрубок Mg3Si205(0H)4 с гид-роксидом калия / Т. П. Масленникова, Э. Н. Корыткова, В. В. Гусаров // Журнал прикладной химии. - 2008. - Т. 81. - № 3. - С. 389-392.

96. Масленникова, Т. П. Водные растворы солей и гидроксида цезия в гидросиликатных нанотрубках состава Mg3Si205(0H)4 / Т. П. Масленникова, Э. Н. Корыткова // Физика и химия стекла. - 2010. - Т. 36. - № 3. - С. 427-436.

97. Масленникова, Т. П. Закономерности заполнения гидросиликатных нанотрубок состава Mg3Si205(0H)4 растворами гидроксида и хлорида натрия / Т. П. Масленникова, Э. Н. Корыткова // Физика и химия стекла. - 2011. - Т. 37. - № 4. - С. 563-572.

98. Кряжева, К. С. Взаимодействие нанотрубок хризотила с водно-спиртовыми растворами при различных температурно-временных параметрах / К. С. Кряжева, Э. Н. Корыткова, Т. П. Масленникова, В. Л. Уголков // Физика и химия - стекла. - 2012. - Т. 38. - № 1. - С. 144-155.

99. Масленникова, Т. П. Влияние физико-химических параметров синтеза на рост нанотрубок Ni3Si205(0H)4 и заполнение их растворами гидроксидов и

хлоридов щелочных металлов / Т. П. Масленникова, Э. Н. Корыткова // Физика и химия стекла. -2013. - Т. 39. - № 1. - С. 99-107.

100. Масленникова, Т. П. Взаимодействие водного раствора хлорида калия с нанотрубками на основе гидросиликата магния / Т. П. Масленникова, Э. Н. Корыткова, И. А. Дроздова, В. В. Гусаров // Журнал прикладной химии. - 2009. - Т. 82. - № 3. - С. 361-364.

101. Ефимов, А. И. Свойства неорганических соединений: справочник / А. И. Ефимов и др. - Л.: Химия, 1983. - 392 с.

102. Айлер, Р. Химия кремнезема / Р. Айлер; пер. с англ. - Ч. 1. - М.: Мир, 1982. - 416 с.

103. Geller, R. F. The system PbO-B2O3-SiO2 / R. F. Geller, E. N. Bunting // Journal of Research of the National Bureau of standards. - 1939. - V. 23. - P. 275-283.

104. Жерновая, Н. Ф. Свойства стекол и стеклокристаллических материалов: учебно-методическое пособие / Н. Ф. Жерновая, З. В.Павленко. - Белгород: изд-во БГТУ, - 2006. - 138 с.

105. Химическая технология стекла и ситаллов / под ред. Н. М. Павлушки-на. - М.: Стройиздат, 1983. - 432 с.

106. Арбузов, В. И. Основы радиационного оптического материаловеде-ния: учеб. пособие / В. И. Арбузов. - СПб.: СПбГУИТМО, 2008. - 284 с.

107. Павленко, В. И. Модифицирование поверхности гидрида титана боро-силикатом натрия / В. И. Павленко, Г. Г. Бондаренко, О. В. Куприева, Р. Н. Ястре-бинский, Н. И. Черкашина // Перспективные материалы. - 2014. - № 6. - С. 19-24.

108. Ястребинский, Р. Н. Структурно-фазовая характеристика боросиликат-ного покрытия / Р. Н. Ястребинский, О. В. Куприева, Н. И. Черкашина // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2014. - Т. 57. - № 9. - С. 20-23.

Приложение А

(справочное)

Акт о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

Акт

о внедрении результатов диссертационной работы Соколенко И.В. на тему: «Стеклокристаллический композит, армированный гидросиликатными нанотрубками, для комплексной радиационной защиты» в учебный процесс.

Результаты диссертационной работы Соколенко Игоря Владимировича на тему: «Стеклокристаллический композит, армированный гидросиликатными нанотрубками, для комплексной радиационной защиты» использованы в учебном процессе при проведении дисциплины «Радиационно-защитное материаловедение» для подготовки бакалавров, обучающихся в БГТУ им. В.Г. Шухова по направлению 280700.62 «Техносферная безопасность» (профиль 280700.62-08 «Радиационная и электромагнитная безопасность»).

Директор Института строительного материаловедения и техносферной

безопасности, д.т.н., профессор —» В.И. Павленко

Директор Центра «Радиационного мониторинга», к.ф.-мл., доцент

Р.Н. Ястребинский

1.12.2015 г.

Приложение Б

(справочное)

Технические условия на разработанный стеклокомпозит

Приложение В

(справочное)

Дифрактограммы природного и синтетического хризотила

( МЭ < иПИ ) Ч1ХМ«НИММШИ

Нач угог : «, Ков утоп = 30 Ш»< = 0,02. Экслоз = 1 Оорость = 16 1/юс число ямп =5700.

Приложение Г

(справочное)

Дериватограммы природного и синтетического хризотила

а л и т о з

и р

х

о г о

н

д

0 р

и р

п

< н

Д

ы ат

т

л

л

^

з е

1

к о

н

^

с и

тг

105 -100 95

90

85

Проект: Съемка

Код образца : 00862 Дата/время : 27.10.2015 10:54... Лаборатория : ТЦКМ Оператор : Новоселов А Г. Образец: Смесь №3.8,14...

Материал : Файл коррекции : Темп. кал./Файлы чувст. Диапазон : Прободерж./ТП : Режим/тип измер.:

Смесь №3

00686_corr_10_1500_Pt-Rh-lids_Ar-30-10.t>s1

0003 tcal_13_11_2014_10_Pt-Rh-lids_Argon_30_10.ts1 / 0003 Sens_13_11_2014_10_Pt-Rh-lid. 25/10.0(К/мин)/800 DSC/TG Cp S / S ДСК-ТГ / образец с коррекцией

Сегменты:

Тигель :

Атмосфера :

ТГ корр./диал. измер. :

ДСК корр./диал. измер. :

Циклы предварит, измер-я :

1/1

DSC/TG pan... Ar / - / Ar 820,'5000 мг 000/5000 мкВ ОхВак

Создано программным обеспечением NET2SCH Pivteus

ДТГ /(%/мин) ДСК /(мВт/мг)

80

100 200 300 400 500

Температура Г С

Главное 2015-10-27 14:09 Пользователь: Admin Прибор : NETZSCH STA.. Файл : C:\NETZSCH''.ProteuS'data5''Tl4KM''.HoBafl'AproH 07.10.15'00862_Смесь №3_10_800_Pt-Rh-..

600 700

00862_Cr.locbN23_10_800_Pt-Rh-lids_Ar-30-10.ngb . Примечание : Тигли из РгтЬ с крышками. На держателе А1203-крышки. ..

-0.5

-1.0

-1.5

-0.5

-1.0

-1.5

тг

100 200

Главное 2015-10-27 14:07 Пользователь: Ad min

300 400 500

Температура Г С

ДТГ /(%/мин) ДСК /(мВт/мг)

t экзог

0.0

00860_Смесь №2 10 800 PI-Rh-lids_Ar-30-10.ngb

Прибор : NETZSCH STA... Файл : C:'.NETZSCH'.Proteus'idata5\TL|KM'.HoBaq Аргон 07.10.15'.00860_Смесь №2_10_800_Pt-Rh-... Примечание : Тигли из Ptih с крышками. На держателе А1203-крышки...

Проект: Съемка Материал : Смесь №2 Сегменты: 1/1

Код образца : 00860 Файл коррекции : 00686 cor г 10 1500 Pt-Rh-Iids Ar-30-10.bs1 Тигель: DSC/TG рап...

Дата/время : 26.10.2015 9:48:... Темп, кал ./Файлы чувст. ОООЗ tcal_13_11_2014_10_Pt-Rh-lids_Argon_30_10.ts1 /0003 Sers_13_11_2014_10_Pt-Rh-lid... Атмосфера : Ar / - / Ar

Лаборатория ТЦКМ Диапазон : 25/10.0(К/МИН)/800 ТГ корр./диап. измер.: 820/5000 мг

Оператор: Новоселов А.Г. Прободерж./ТП : DSC/TG Cp S / S ДСК корр./диап. измер.: 800/5000 MKB

Образец: Смесь №2. 9.38... Режим/тип измер.: ДСК-ТГ / образец с коррекцией Циклы предварит, измер-я ОхВак

Созвано программным обеспечением NEtZSCH Proteus