Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0824U000440, Дисертація доктора філософії На здобуття Доктор філософії Дата захисту 12-02-2024 Статус Захищена Назва роботи Створення пластмасових сцинтиляторів великих габаритів на основі полістиролу з однорідними оптичними властивостями Здобувач Ковальчук Сергій Миколайович, Керівник Бояринцев Андрій Юрійович Опонент Юрженко Максим Володимирович Опонент Авраменко Вячеслав Леонідович Рецензент Тарасенко Олег Анатолійович Рецензент Креч Антон Владиславович Опис Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 132 Матеріалознавство галузі знань 13 Механічна інженерія. – Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, Харків, 2023. Дисертація присвячена питанням отримання пластмасових сцинтиляторів на основі полістиролу великих габаритів з однорідними оптичними та сцинтиляційними властивостями. Створено пластмасові сцинтилятори підвищеної прозорості з однорідними оптичними властивостями. Отримані пластмасові сцинтилятори мають мінімальну кількість оптичних дефектів у вигляді свілей, технічна довжина затухання для зразків пластмасового сцинтилятору на основі полістиролу розміром 50х1000 мм складає 2 ÷ 2,3 м. Також, отримані результати показують покращення мінімальної активності, що детектується, при опроміненні гама-квантами з енергією 59,2 кеВ від джерела іонізуючого випромінювання 241Am на 30 ÷ 35 % для сцинтиляторів розміром 50х250х1000 мм. Визначено умови для отримання таких пластмасових сцинтиляторів. Також були отримано пластмасові сцинтилятори з низьким рівнем внутрішніх напружень за рахунок температурної термообробки та за рахунок антиадгезійного покриття форми для полімеризації. Це дозволило отримати однорідність спаду світлового сигналу на рівні 2 ÷ 3 % для пластмасового сцинтилятору розміром 50х1000 мм. Також було отримано нейтрончутливий великогабаритний пластмасовий сцинтилятор на основі полістиролу розміром 100х110 мм з коефіцієнтом нейтрон-гама дискримінації на рівні 1,9. У ході проведення дослідження за темою дисертаційної роботи було отримано наступні результати: 1. Промодельовано конвекційний рух реакційної маси у процесі полімеризації стиролу. Обчислено залежність швидкості конвекційного руху реакційної маси від ширини ампули. Показано, що зміна ширини ампули з 600 мм до 300 мм дозволяє зменшити швидкість руху реакційної маси на 20 %. Зміна ширини ампули з 600 мм до 60 мм дозволяє зменшити швидкість руху реакційної маси в 10 разів 2. Показано, що при зменшенні ширини шару реакційної маси стиролу з 500 ÷ 600 мм до 60 ÷ 80 мм при градієнті температур 3 ÷ 5 °С оптична неоднорідність, оцінена за наявністю дефектів у вигляді cвілей, зменшується з 1-ї до 5-ї категорії, технічна довжина ослаблення світлового сигналу довгомірних сцинтиляторів зростає на 10 ÷ 25 %. Мінімальна активність, що детектується, при опроміненні джерелами іонізуючого випромінювання 241Am з енергією гама-квантів 59,2 кеВ та 137Cs з енергією гама-квантів 662 кеВ, поліпшується на 30 ÷ 35 %. 3. Відпрацьовано метод експрес-перевірки якості п-Терфенілу, який на етапі доочистки чи вхідного контролю дозволяє визначати придатність п-Терфенілу для виготовлення пластмасового сцинтилятору. Показано, що п-Терфеніл, придатний для отримання ПС, повинен мати показник кольоровості розплаву за платино-кобальтовою шкалою не більше 10 одиниць Хайзена. 4. Запропоновано температурні режими термообробки заготовок сцинтиляторів для отримання однорідних оптичних характеристик. Показано, що в результаті термообробки при температурі 100 ºС впродовж 12 годин неоднорідність розподілу відносного світлового виходу вздовж пластмасового сцинтилятору на основі полістиролу розміром 50х1000 мм зменшується з 10 ÷ 18 % до 3 %. 5. Запропоновано антиадгезійне покриття на основі політетрафторетилену внутрішньої поверхні металевих або скляних форм для отримання пластмасових сцинтиляторів (у тому числі нейтрончутливих пластмасових сцинтиляторів з високим вмістом активуючої добавки), яке дозволяє знизити внутрішні напруження, обумовлені контактною адгезією між пластмасовим сцинтилятором та поверхнею форми з 2,7 МПа до 0,6 МПа, що зменшує неоднорідність розподілу значення відносного світлового виходу вздовж довгомірного сцинтилятору до 3 %. 6. Визначено, що зразки пластмасових сцинтиляторів розміром 50х1000 мм з категорією свільності 5 та рівнем внутрішніх напружень менш ніж 0,55 МПа мають технічну довжину ослаблення світлового сигналу 2,3 ÷ 2,5 м. Наукові результати, що були отримані вперше: 1. Промодельовано залежність поводження конвекційних потоків реакційної маси при отриманні сцинтиляційної композиції на основі полістиролу від ширини форми для полімеризації, що дозволяє визначати наявність оптичної неоднорідності у вигляді свілей в об'ємі сцинтилятору. 2. Визначено умови отримання довгомірних пластмасових сцинтиляторів без свілей. Показано, що при зменшенні ширини шару реакційної маси при полімеризації стиролу з 600 ÷ 500 мм до 60 ÷ 80 мм при градієнті температур 3 ÷ 5 °С технічна довжина ослаблення світлового сигналу для довгомірних сцинтиляторів на основі полістиролу зростає на 10 ÷ 25 %. 3. Запропоновано температурні режими термообробки для довгомірних заготовок пластмасових сцинтиляторів. Визначено, що додаткова термообробка заготовок пластмасового сцинтилятору при температурі 100 °С зменшує неоднорідність розподілу показника відносного світлового виходу вздовж довгомірного сцинтилятору з 18 % до 3 %. Дата реєстрації 2024-01-17 Додано в НРАТ 2024-01-17 Закрити