طراحی و ساخت نانو کامپوزیت pe/b برای حفاظت در برابر تابش نوترون.

حفاظ های نوترونی عموماً در دو نوع پلیمری و بتونی ساخته می شوند. این حفاظ ها نسبت به حفاظ های رایج، قادر به تضعیف بیشتری از دز نوترون و گاما در ابعاد یکسان می باشند. به طور کلی هر زمان که نیاز به حفاظ گذاری صحیح تابش نوترون باشد، بهترین انتخاب استفاده از این نوع حفاظ های کامپوزیت می باشد. نانوکامپوزیت های پلیمری، ترکیباتی از پلیمرها با مقادیر 2 تا 10 درصد وزنی از ذرات نانومتری نظیر بور، کربید بور و ... هستند. تقویت کننده نانومتری به دلیل داشتن ابعاد بسیار کوچک و سطح بسیار بالا در مقایسه با تقویت کننده های معمولی باعث بهبود خواص فیزیکی شده و مسائل مربوط به تقویت کننده های رایج نظیر افزایش وزن، نقایص سطحی و مشکلات فرآیندپذیری در آن ها کمتر دیده می شود. در کامپوزیت پلی اتیلن/کربید بور (pe/b4c) با توجه به ابعاد نانومتری ذرات تقویت کننده، می توان حفاظ ترکیبی خاصی تولید کرد که با ضخامت بسیار کمتر نسبت به حفاظ های معمولی از قدرت جذب بیشتری در برابر پرتوهای نوترون داشته باشد. دلیل این امر به سطح مقطع بالای برخورد پرتوهای رادیو اکتیو با ذرات تقویت کننده در ابعاد نانومتری بر می گردد. استفاده از فاز سخت نانو ذرات کربید بور از ویژگی های جدید این پروژه است که برای اولین بار در داخل کشور مطرح می شود. در این پژوهش ابتدا نمونه های کامپوزیت با ترکیبات 0، 1، 5/2، 5 درصد وزنی از نانو ذرات کربید بور و پلی اتیلن سنگین آماده شد. ابتدا مواد خام در دستگاه اکسترودر در دمای 160-185 و دور rpm250 ترکیب شده و سپس به شکل صفحاتی به ضخامت mm 2 به روش قالب گیری فشاری تهیه شد. در ادامه استحکام کششی ، مدول کششی برای همه نمونه ها به دست آمد. در مرحله بعد آزمون های هسته ای به منظور توانایی حفاظ های ساخته شده در تضعیف نوترون ها انجام شد. به این منظور، صفحات ساخته شده در برابر چشمه نوترونی am-be قرار داده و میزان تضعیف به دست آمد.در بخش بعد جهت بررسی ابعاد ذرات در توان تضعیف نوترون های حرارتی شبیه سازی و مطالعات تجربی انجام شد. از آن جا که نانومتری بودن ذرات کربید بور اثر قابل توجهی در میزان تضعیف نوترون های حرارتی دارد. چگونگی توزیع ذرات با ابعاد حدود 10 میکرو و نیز نانو ذرات با ابعاد 50 نانومتر در زمینه پلیمری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و نیز تصاویر eds بررسی شد.