Моделирование взаимодействия ускоренных электронов с энергией 1-10 MeV с радиационно-защитным полимерным композитом
Российский научный фонд, 24-79-10033
Павленко В.И.1, Кашибадзе В.В.1, Ручий А.Ю.1, Серебряков С.В.1, Сидельников Р.В.1
1Белгородский государственный технологический университет имени В.Г. Шухова, Белгород, Россия

Email: artiem.ruchii.99@mail.ru, serebr43@yandex.ru, roman.sidelnikov@mail.ru
Поступила в редакцию: 25 сентября 2024 г.
В окончательной редакции: 20 марта 2025 г.
Принята к печати: 27 марта 2025 г.
Выставление онлайн: 16 июня 2025 г.
Применение физико-математического моделирования позволяет изучать процессы, происходящие при взаимодействии ускоренных электронов различной энергии с исследуемыми материалами. Рассмотрен полимерный композит на основе фторопласта и карбида вольфрама с целью его применения в качестве биологической защиты в установках линейных ускорителей частиц с энергией электронов до 10 MeV. Исследована возможность модифицирования наполнителя, проведен синтез радиационно-защитного материала. Также изучено моделирование влияния ускоренных электронов на разработанный композит и определены его прочностные характеристики. Модифицирование порошка карбида вольфрама позволило создать гидрофобную оболочку. Эффективный пробег электронов в чистом фторопласте при энергии последних 1, 5 и 10 MeV составил 3, 14 и 28 mm соответственно. Добавка к полимерной матрице 30 mass% карбида вольфрама привела к уменьшению толщины вещества, поглощающее данные частицы, на 51-34 %. При увеличении концентрации наполнителя в 2 раза эффективный пробег электронов уменьшился на 56-6 % по сравнению с бездобавочным составом. Оценено изменение физико-механических свойств синтезированных материалов, которое показало, что добавление 30 mass% карбида вольфрама к фторопласту привело к снижению прочности при изгибе на 23.4 %, а двукратное увеличение содержания наполнителя 60 mass% - на 16.9 %. Результаты работы позволяют прогнозировать поведение композитов в условиях воздействия ускоренных частиц, а также оптимизировать составы данных материалов для улучшения их радиационно-защитных свойств. Ключевые слова: фторопласт, карбид вольфрама, линейный ускоритель электронов, радиационно-защитные свойства.
- Vikas, R. Sahu. Precis. Eng., 71, 232 (2021). DOI: 10.1016/j.precisioneng.2021.03.015
- J. Resta Lopez. Future Particle Accelerators (IntechOpen, London, 2022), DOI: 10.5772/intechopen.106340
- G. Haridas, R. Ravishankar, A. Chattaraj, P. Selvam. Handbook on Radiation Environment, 2, 263 (2024). DOI: 10.1007/978-981-97-2799-5_10
- Г.Н. Тимошенко. Радиационная защита высокоэнергетичных ускорителей (ОИЯИ, Дубна, 2022)
- Y.P. Severgin, M.Z. Filimonov. Proceed. Intern. Conf. Particle Accelerators, 3, 2208 (1993). DOI: 10.1109/PAC.1993.309270
- A. Kozlovskiy, I. Kenzhina, Z.A. Alyamova, M. Zdorovets. Opt. Mater., 91, 130 (2019). DOI: 10.1016/j.optmat.2019.03.014
- C.V. More, Z. Alsayed, M.S. Badawi, A.A. Thabet, P.P. Pawar. Environ Chem. Lett., 19, 2057 (2021). DOI: 10.1007/s10311-021-01189-9
- В.И. Павленко, Г.Г. Бондаренко, В.В. Кашибадзе, С.Н. Домарев. Перспективные материалы, 7, 42 (2024). DOI: 10.30791/1028-978X-2024-7-42-50
- T. Romano, G. Pikurs, A. Ratkus, T. Torims, N. Delerue, M. Vretenar, L. Stepien, E. Lopez, M. Vedani. Phys. Rev. Accel. Beams, 27, 1 (2024). DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.27.054801
- C. Zeng, Q. Kang, Z. Duan, B. Qin, X. Feng, H. Lu, Y. Lin. J. Inorg. Organometall. Polymers Mater., 33 (8), 2191 (2023). DOI: 10.1007/s10904-023-02725-6
- E. McCarthy, D. Brabazon. In: Encyclopedia of Materials: Composites, ed. by D. Brabazon (Oxford, Elsevier, 3, 2021, 263). DOI: 10.1016/B978-0-12-819724-0.00067-7
- A. Passarelli, M.R. Masullo, Z. Mazaheri, A. Andreone. Sensors, 24, 5036 (2024). DOI: 10.3390/s24155036
- A.A. Jaoude. Recent Advances in Monte Carlo Methods (IntechOpen, London, 2024), DOI: 10.5772/intechopen.1000269
- И.В. Верхотурова (Гопиенко), М.С. Быковский, А.В. Аврашенко, К.К. Тяжелкова. Вестник АмГУ, 81, 28 (2018).
- В.А. Шувалов, Н.А. Токмак, Н.И. Письменный, Г.С. Кочубей. Приборы и техника эксперимента, 4, 79 (2021). DOI: 10.31857/S0032816221040108
- В.Ю. Юрина, В.В. Нещименко. В сб.: Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование, под ред. А.И. Мазура (ТОГУ, Хабаровск, 2022), с. 90-92
- Б.А. Кожамкулов, Ж.М. Битибаева, Ж.Е. Примкулова, Д.Е. Куатбаева, А.К. Джумадиллаева. Sci. Eur., 50-1 (50), 18 (2020)
- Н.И. Черкашина. ЖТФ, 90 (1), 115 (2020). DOI: 10.21883/JTF.2020.01.48671.163-19 [N.I. Cherkashina. Tech. Phys., 65 (1), 107 (2020). DOI: 10.1134/S1063784220010028]
- A. Galuga, G. Baravov, V. Gavrish, S. Smirnov, A. Losenkov, S. Vostrognutov. Method and device for obtaining a powder from particles of tungsten or tungsten compounds with a size in the nano-, micron or submicron range (European Patent N EP3138932A1, 08.03.2017)
- И.Х. Худайкулов, Ж.Р. Равшанов, Х.Б. Ашуров, В.Н. Арустамов, Д.Т. Усманов. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 8, 43 (2022). DOI: 10.31857/S102809602208009X [I.Kh. Khudaykulov, J.R. Ravshanov, Kh.B. Ashurov, V.N. Arustamov, D.T. Usmanov. J. Surf. Investig: X-Ray Synchrotron Neutron Tech., 16 (4), 599 (2022). DOI: 10.1134/S1027451022040280]
- В.И. Павленко, Г.Г. Бондаренко, НИ. Черкашина. Перспективные материалы, 7, 15 (2019). DOI: 10.30791/1028-978X-2019-7-15-25 [V.I. Pavlenko, G.G. Bondarenko, N.I. Cherkashina. Inorganic Mater.: Appl. Res., 11 (2), 304 (2020). DOI: 10.1134/S2075113320020306]
- N.I. Cherkashina, V.I. Pavlenko, A.N. Shkaplerov, A.A. Kuritsyn, R.V. Sidelnikov, E.V. Popova, L.A. Umnova, S.N. Domarev. Adv. Space Res., 73 (5), 2638 (2024). DOI: 10.1016/j.asr.2023.12.003
- Д.В. Юров, В.И. Шведунов, А.С. Алимов. Вестн. Моск. ун-та, Сер. 3. Физ. Астрон., 1, 2310501 (2023). DOI: 10.55959/MSU0579-9392.78.2310501 [D.S. Yurov, V.I. Shvedunov, A.S. Alimov. Moscow University Phys. Bull., 78 (1), 85 (2023). DOI: 10.55959/MSU0579-9392.78.2310501]
- О.В. Тхорик, В.А. Харламов, И.В. Полякова, Н.Н. Лой, М.Г. Помясова, В.И. Шишко. Вестник Росс. ун-та дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство, 18 (4), 541 (2023). DOI: 10.22363/2312-797X-2023-18-4-541-553 [O.V. Tkhorik, V.A. Kharlamov, I.V. Polyakova, N.N. Loy, M.G. Pomyasova, V.I. Shishko. RUDN J. Agron. Anim. Ind., 18 (4), 541 (2023). DOI: 10.22363/2312-797X-2023-18-4-541-553]
- D.F. Crawford, H. Messel. Electron-photon shower distribution function (Elsevier Science, 2013, Berlin)
- В.И. Беспалов. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом: уч. пособие (Томский политех. ун-т, Томск, 2008)
- В.И. Павленко, Г.Г. Бондаренко, Н.И. Черкашина. Перспективные материалы, 8, 5 (2015)
- A.V. Pavlenko, N.I. Cherkashina, R.N. Yastrebinski, A.V. Noskov. Problems Atom. Sci. Technol., 111 (5), 21 (2017)
- D. Drouin, A.R. Couture, D. Joly, X. Tastet, V. Aimez, R. Gauvin. Scanning, 29 (3), 92 (2007). DOI: 10.1002/sca.20000
- P. Hovington, D. Drouin, R. Gauvin. Scanning, 19 (1), 1 (2006). DOI: 10.1002/sca.4950190101
- M.J. Berger, J.S. Coursey, M.A. Zucker, J. Chang. Stopping-power and range tables for electrons, protons, and helium ions (NIST PML, Gaithersburg, 2017), DOI: 10.18434/T4NC7P
- N.I. Cherkashina, V.I. Pavlenko, A.V. Noskov. Radiat. Phys. Chem., 159 (1), 111 (2019). DOI: 10.1016/j.radphyschem.2019.02.041
- Ю.М. Самойлова. Автореф. канд. дисс. (Белгород, БГТУ им. В.Г. Шухова, 2015)
- В.В. Краюшкин, П.А. Орленко, А.В. Ларичев. Атомная энергия, 61 (3), 218 (1986)
- W.P. Swanson. Radiological safety aspects of the operation of electron linear accelerators international atomic energy agency (IAEA, Vienna, 1979)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.