Вышедшие номера
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.
  1. Vikas, R. Sahu. Precis. Eng., 71, 232 (2021). DOI: 10.1016/j.precisioneng.2021.03.015
  2. J. Resta Lopez. Future Particle Accelerators (IntechOpen, London, 2022), DOI: 10.5772/intechopen.106340
  3. G. Haridas, R. Ravishankar, A. Chattaraj, P. Selvam. Handbook on Radiation Environment, 2, 263 (2024). DOI: 10.1007/978-981-97-2799-5_10
  4. Г.Н. Тимошенко. Радиационная защита высокоэнергетичных ускорителей (ОИЯИ, Дубна, 2022)
  5. Y.P. Severgin, M.Z. Filimonov. Proceed. Intern. Conf. Particle Accelerators, 3, 2208 (1993). DOI: 10.1109/PAC.1993.309270
  6. A. Kozlovskiy, I. Kenzhina, Z.A. Alyamova, M. Zdorovets. Opt. Mater., 91, 130 (2019). DOI: 10.1016/j.optmat.2019.03.014
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. A. Passarelli, M.R. Masullo, Z. Mazaheri, A. Andreone. Sensors, 24, 5036 (2024). DOI: 10.3390/s24155036
  13. A.A. Jaoude. Recent Advances in Monte Carlo Methods (IntechOpen, London, 2024), DOI: 10.5772/intechopen.1000269
  14. И.В. Верхотурова (Гопиенко), М.С. Быковский, А.В. Аврашенко, К.К. Тяжелкова. Вестник АмГУ, 81, 28 (2018).
  15. В.А. Шувалов, Н.А. Токмак, Н.И. Письменный, Г.С. Кочубей. Приборы и техника эксперимента, 4, 79 (2021). DOI: 10.31857/S0032816221040108
  16. 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
  17. Б.А. Кожамкулов, Ж.М. Битибаева, Ж.Е. Примкулова, Д.Е. Куатбаева, А.К. Джумадиллаева. Sci. Eur., 50-1 (50), 18 (2020)
  18. 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]
  19. 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)
  20. 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]
  21. 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]
  22. 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
  23. 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]
  24. 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]
  25. D.F. Crawford, H. Messel. Electron-photon shower distribution function (Elsevier Science, 2013, Berlin)
  26. В.И. Беспалов. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом: уч. пособие (Томский политех. ун-т, Томск, 2008)
  27. В.И. Павленко, Г.Г. Бондаренко, Н.И. Черкашина. Перспективные материалы, 8, 5 (2015)
  28. A.V. Pavlenko, N.I. Cherkashina, R.N. Yastrebinski, A.V. Noskov. Problems Atom. Sci. Technol., 111 (5), 21 (2017)
  29. D. Drouin, A.R. Couture, D. Joly, X. Tastet, V. Aimez, R. Gauvin. Scanning, 29 (3), 92 (2007). DOI: 10.1002/sca.20000
  30. P. Hovington, D. Drouin, R. Gauvin. Scanning, 19 (1), 1 (2006). DOI: 10.1002/sca.4950190101
  31. 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
  32. N.I. Cherkashina, V.I. Pavlenko, A.V. Noskov. Radiat. Phys. Chem., 159 (1), 111 (2019). DOI: 10.1016/j.radphyschem.2019.02.041
  33. Ю.М. Самойлова. Автореф. канд. дисс. (Белгород, БГТУ им. В.Г. Шухова, 2015)
  34. В.В. Краюшкин, П.А. Орленко, А.В. Ларичев. Атомная энергия, 61 (3), 218 (1986)
  35. 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.