×
13.01.2017
217.015.8aec

ТЕРМОСТОЙКАЯ ЗАЛИВОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ НЕЙТРОННОЙ ЗАЩИТЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано для формирования радиационно-защитного слоя от нейтронного излучения транспортно-упаковочных комплектов (ТУК) для транспортировки отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Композиция на основе жидкого полидиметилсилоксана с концевыми силанольными группами включает 30-50 масс. ч. низкомолекулярного полидиэтилсилоксана, 8-20 масс. ч. карбида бора, 0,1-4,0 масс. ч. оловоорганического катализатора и 1,0-3,0 масс. ч. полисилазановой смолы. Композиция может также содержать до 150 масс. ч. гидрида титана и до 50 масс. ч. оксида цинка. Композиция обладает сбалансированным комплексом эксплуатационных требований: эластичностью, длительной термостабильностью в замкнутом объеме с минимальной потерей водорода, радиационной стойкостью, негорючестью, повышенным объемным содержанием ядер водорода, улучшенной теплопроводностью, и не требует использования растворителя. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области создания термостойких эластичных материалов, применяемых методом заливки, для формирования радиационно-защитного слоя от нейтронного излучения транспортно-упаковочных комплектов (ТУК), для транспортировки отработанного ядерного топлива (ОЯТ).

Известна нейтронпоглощающая эластомерная композиция и методы ее приготовления (DE 3018548, С08К 3/10, приор. от 14.05.80). Композиция состоит из: (а) диорганополисилоксана, представленного формулой: (НО)xSiR3-x(SiR2)nSiR3-x(ОН)х, имеющего от 15 до 20 мол. % Si-C-связанных фенильнных групп, включая дифенилсилоксановые звенья, и вязкость от 1·105 до 1·107 мПа·с при 25°C; (б) нейтронпоглощающего наполнителя, выбранного из группы, содержащей карбид бора, оксид бора, борную кислоту, оксид кадмия, оксид лития и их смеси в количестве от 30 до 70% от общего объема полимера и наполнителей; и (в) «сшивающего» агента. В качестве последнего используют пероксидное соединение и/или соединение, содержащее платину. Композицию отверждают при 150-200°C. После отверждения получают эластичный материал в виде листов, устойчивый к поглощенной дозе γ-излучения более 1·109 Гр, который может абсорбировать по крайней мере 1·1017 нейтрон/см2.

Недостатками композиции являются: невозможность использования ее для заливки в полости или формования отливкой, а также необходимость проведения отверждения только при высокой температуре. Следует также отметить, что замещение в полисилоксане части метальных групп на фенильные увеличивает термо- и радиационную стойкость, но снижает при этом объемное содержание ядер водорода, которое в значительной степени определяет защитные свойства материала от потока тепловых нейтронов (Гусев Н.Г., Машкович В.П., Суворов А.П. 3ащита от ионизирующих излучений. - М.: Атомиздат, 1980).

Известна термостойкая заливочная композиция для нейтронной защиты (RU №2522580, G21F l/00, приор. от 31.07.12), состоящая из магнийфосфатного связующего (24-33 масс. %) и порошковой части (76-67 масс. %), при этом порошковая часть содержит 90,3-95,5 масс. % гидрида титана, 2,7-4,5 масс. % оксида магния и 1,8-5,2 масс. % карбида бора. Компоненты перемешивают до однородного состояния и заливают в специальную полость, а после отвердевания подвергают термической обработке. Полученный материал обладает высокой механической прочностью, термостойкостью, высокой теплопроводностью и большой удельной плотностью содержащихся в нем водорода и бора, что обеспечивает высокие коэффициенты ослабления нейтронного излучения. При температурах нормальной эксплуатации около 250°C выход водорода из гидрида титана практически отсутствует.

К недостаткам материала можно отнести:

- малое «время жизни» композиции (всего несколько минут), которое еще значительно уменьшается с увеличением температуры. Как сказано в описании патента, после добавления оксида магния происходит химическая реакция с выделением тепла, под действием которого смесь разогревается, и уже через несколько минут происходит ее затвердевание. То есть за время до наступления затвердевания смесь необходимо успеть залить в ТУК. Это может вызвать серьезные технологические трудности при заливке, а также образование воздушных полостей, особенно при заливке «с торца» в полость с большим соотношением высоты к эффективной ширине;

- возможность образования полостей по контуру заполняемого объема из-за усадки при охлаждении, по причине объемного расширения за счет саморазогрева при отверждении еще вязко-текучей массы, что ухудшает защитные свойства, теплообмен и увеличивает риск разрушения материала при разнонаправленных и ударных механических нагрузках.

Серьезным недостатком является также необходимость «глубокой осушки» залитого материала, который проводят в течение нескольких суток при постепенном повышении окружающей температуры от комнатной до максимальной, что в случае крупногабаритного и имеющего большую массу ТУК требует специальных термокамер, помещений и больших энергозатрат, к тому же при необходимости заливки «с торца» в полость с большим соотношением высоты к эффективной ширине удаление воды может быть малоэффективным.

Известна термостойкая заливочная композиция для нейтронной защиты на основе полидиметилсилоксанов, которая может быть использована в качестве защитного слоя при изготовлении транспортно-упаковочных комплектов (ТУК) для транспортировки отработанного ядерного топлива, а также для биологической защиты от других случаев нейтронных излучений (RU №2451704, C08L 83/04, G21F l/10, приор. от 07.10.10). Заливочная композиция содержит полидиметилсилоксан с концевыми силанольными группами, низкомолекулярный полидиметилсилоксан с концевыми триметилсилильными группами, борсодержащее соединение, этилсиликат, оловоорганический катализатор при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:

полидиметилсилоксан с концевыми силанольными группами 100
полидиметилсилоксан с концевыми
триметилсилильными группами 6-14
борсодержащее соединение 3-30
этилсиликат 0,1-0,2
катализатор 0,5-1,0

Недостатками композиции являются: низкое содержание ядер водорода (4,5·1022-4,7·1022 ядер водорода/см3), определяющее защитные свойства материала, а также низкая теплопроводность - 0,19-0,22 Вт/(м·К), что очень нежелательно, так как в случае применения в ТУК через поверхность производится отвод тепла и используемая композиция не должна создавать избыточное тепловое сопротивление.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является термостойкая заливочная композиция для нейтронной защиты, предложенная в патенте RU №2373587 (C21F 5/00, приор. от 18.06.08). Композиция может быть использована в качестве защитного слоя в транспортно-упаковочных конструкциях для транспортировки или хранения отработанного ядерного топлива. Композиция имеет состав, масс. ч.:

полидиметилсилоксан с концевыми силильными группами
с мол. массой от 70000 до 100000 100
борсодержащее соединение 4-30
низкомолекулярный полидиэтилсилоксан 8-12
этилсиликат 0,1-0,2
оловоорганический катализатор 0,5-1,0

Отверждение проходит при комнатной температуре в замкнутом объеме.

Композиция длительно работоспособна при температуре 200°C, имеет: динамическую вязкость от 3,6 до 20 Па·с, «время жизни» от 11 до 18 часов, плотность 0,98 г/см, при облучении композиции потоком нейтронов до флюенса 4·1014 нейтронов/см2 и гамма-излучением до поглощенной дозы 1 МГр изменений свойств материала не обнаружено.

Недостатками композиции являются: невысокое содержание ядер водорода (4,7·1022-4,8·1022 ядер водорода/см3), определяющее защитные свойства материала, а также низкая теплопроводность, которая составляет 0,19-0,22 Вт/(м·К). Следует также отметить, что большое «время жизни» композиции в сочетании с достаточно низкой вязкостью может приводить к оседанию соединений бора, что, в свою очередь, приводит к неоднородности состава и естественно снижению защитных свойств.

Целью изобретения является создание термостойкой заливочной композиции для нейтронной защиты на основе полисилоксанов, отверждаемой при комнатной температуре, обладающей наряду с эластичностью длительной термостабильностью без доступа воздуха, радиационной стойкостью, увеличенными по сравнению с прототипом объемным содержанием ядер водорода (для обеспечения необходимой степени защиты от тепловых нейтронов) и повышенной теплопроводностью.

Поставленная цель достигается тем, что термостойкая заливочная композиция для нейтронной защиты, отверждаемая при комнатной температуре, на основе полидиметилсилоксана с концевыми силанольными группами, включающая низкомолекулярный полидиэтилсилоксан, борсодержащее соединение и оловоорганический катализатор, в качестве основы использует жидкий полидиметилсилоксан, а в качестве борсодержащего соединения - карбид бора и дополнительно содержит полисилазановую смолу при следующем соотношении компонентов, масс. ч:

жидкий полидиметилсилоксан 100
полидиэтилсилоксан 30-50
карбид бора 8-20
оловоорганический катализатор 0,1-4,0
полисилазановая смола 1,0-3,0

Композиция может дополнительно содержать до 150 масс. ч. гидрида титана и до 50 масс. ч. оксида цинка.

В качестве жидкого полидиметилсилоксана с концевыми силанольными группами используют, например, жидкие каучуки марки СКТН, имеющие предпочтительно динамическую вязкость от 1,5 до 5,0 Па·с.

В качестве низкомолекулярного полидиэтилсилоксана используют, например, полидиэтилсилоксановую жидкость марки ПЭС-5 или марки 132-24.

В качестве оловоорганического катализатора применяют, например, катализатор СБО или октоат олова, причем последний используют в сочетании с полиэтоксисилоксаном (Этилсиликат-40, Этилсиликат-32), взятым в количестве 0,1-5,0 масс. ч. на 100 масс. ч. полидиметилсилоксана.

В качестве полисилазановой смолы используют смолы, например, марок МСН-7-80 или МФСН-А.

Предпочтительно, чтобы зернистость твердых наполнителей не превышала 10 мкм.

Примеры, иллюстрирующие предлагаемое изобретение с описанием состава и свойств отвержденных композиций, для удобства представления сведены в таблицу 1.

Для получения композиций, представленных в таблице 1, использовался аппарат-смеситель емкостного типа с рабочим избыточным давлением до 0,5 МПа, оснащенный: вертикальной мешалкой якорно-ленточного или планетарного типа, донным вентилем «грибкового» типа с подсоединенной линией разгрузки в модельную форму, линиями подвода азота и вакуума. Композицию приготавливают последовательным введением компонентов в аппарат при работающей мешалке. По окончании введения последнего компонента аппарат герметизируют и вакуумируют, выдерживают 20-30 мин, затем вакуум стравливают азотом. Заполнение модельной формы проводят из аппарата смесителя через линию разгрузки, подсоединенную к донному вентилю, за счет создания давления азота в аппарате-смесителе при одновременном вакуумировании модельной формы. Модельная форма представляет собой трубу длинной 5000 мм, диаметром 300 мм, с одной стороны заварена, с другой приварена крышка со штуцерами загрузки компаунда и вакуумирования.

Таким образом, как видно из данных приведенных в таблице, предлагаемая композиция имеет повышенное объемное содержание ядер водорода, что способствует повышению ее защитных свойств, а также обладает улучшенной теплопроводностью. За счет сбалансированного состава композиция представляет собой тиксотропную систему, стабильную в неотвержденном состоянии до нескольких месяцев, что предотвращает оседание тяжелых наполнителей.

Композиция не использует растворителей, т.е. не требует дополнительной термообработки для их удаления. Физические свойства отвержденной композиции и «время жизни» приведены в таблице 1. Характеристики, не включенные в таблицу, составляют: средний коэффициент линейного расширения, при температуре от 20°C до 200°C - (2,0±0,3)·10-4 К-1; твердость - от 5 до 40 ед. Шор А, которая может регулироваться соотношением компонентов системы отверждения. Испытания, в том числе в модельной форме, показали длительную термостабильность в замкнутом объеме при температуре 200°C и аутогенном давлении за счет теплового расширения композиции в закрытом объеме. Огневые испытания показали, что композиция тлеет в огне и самозатухает при удалении источника огня. Радиационные испытания образцов показали сохранение свойств композиции при суммарной поглощенной дозе до 1 МГр (по γ-излучению) и флюэнсе излучения тепловых нейтронов до 1·1014 нейтронов/см2.

Свойства композиции позволяют ее применять для создания слоя защиты от нейтронного излучения, например в составе ТУК для транспортировки ОЯТ, и экранов для защиты от радиации, эксплуатирующихся при высокой температуре, как методом заливки и отверждения в полостях изделий, так и методом укладки отформованных блоков из отвержденного компаунда. Следует также отметить, что все используемые ингредиенты доступны и выпускаются в промышленности.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 39.
27.06.2014
№216.012.d740

Способ наплавки внутренней поверхности радиальных отверстий цилиндрического изделия и устройство для его осуществления

Изобретение может быть использовано при наплавке под слоем флюса антикоррозионных покрытий на внутренние поверхности радиальных отверстий корпусов сосудов, работающих под давлением. Способ предусматривает заданную последовательность наложения валиков на внутреннюю поверхность наплавляемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520882
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.06.2014
№216.012.d85c

Токоподводящий мундштук для автоматической сварки в узкую разделку

Изобретение относится к сварочному оборудованию, в частности к токоподводящему мундштуку для автоматической сварки в узкую разделку, и может быть использовано при сварке толстостенных сосудов (толщиной стенки 300-500 мм), работающих под давлением, и крупногабаритных сосудов нефтехимической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521166
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.07.2014
№216.012.dde4

Сополимеры на основе винилиденфторида для термоагрессивостойких материалов

Изобретение относится к сополимерам на основе винилиденфторида и может быть использовано в промышленности синтетических каучуков для получения уплотнительных материалов, работоспособных в условиях агрессивных сред при высоких температурах. Сополимеры на основе винилиденфторида имеют общую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522590
Дата охранного документа: 20.07.2014
27.08.2014
№216.012.ef50

Способ получения модифицированного цис-1,4-полиизопрена

Изобретение относится к области получения полимеров сопряженных диенов, в частности, к получению модифицированного цис-1,4-полиизопрена. Проводят полимеризацию изопрена в присутствии катализатора, далее - дезактивацию катализатора, стабилизацию и модификацию полимера продуктом взаимодействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527083
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f2c2

Полидиметилметил(гексафторалкил)силоксаны для термо-, маслобензостойких материалов

Изобретение относится к новым полидиметилметил(гесафторалкил)-силоксанам, которые могут быть использованы в качестве основы термо-маслобензостойких материалов для применения в различных отраслях промышленности. Предложены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527968
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f3c3

Тройные сополимеры на основе тетрафторэтилена для термоагрессивостойких материалов

Изобретение относится к тройным сополимерам на основе тетрафторэтилена и может использовано в промышленности синтетического каучука для получения термоагрессивостойких материалов. Тройные сополимеры имеют общую формулу n=50/0-70/0 мол.% m=29/0-49/0 мол.% р=0.3-3.0 мол.% k=2÷6. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528226
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.10.2014
№216.012.fb71

Электрод для сварки теплоустойчивых сталей

Изобретение может быть использовано при ручной дуговой сварке конструкций химического машиностроения из сталей 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V композиции. Электрод состоит из стержня из легированной стали 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V и покрытия, содержащего следующие компоненты (в % по массе): мрамор 30,5-56,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530215
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fcfd

Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сварочных материалов, и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей 2,25Cr-1Mo-0,25V композиции при изготовлении изделий в нефтехимическом машиностроении. Сварочная проволока, содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530611
Дата охранного документа: 10.10.2014
27.10.2014
№216.013.030d

Способ получения модифицированного цис-1,4-полиизопрена

Изобретение относится к области получения полимеров сопряженных диенов, в частности к способу получения модифицированного цис-1,4-полиизопрена. Проводят полимеризацию изопрена в присутствии катализатора, Дезактивируют катализатор, стабилизируют и модифицируют полимер продуктом взаимодействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532179
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.12.2014
№216.013.0d30

Термо-, топливостойкая силоксановая герметизирующая композиция холодного отверждения

Изобретение может быть использовано для герметизации агрегатов самолетных конструкций, эксплуатирующихся в широком интервале температур. Термо-, топливостойкая герметизирующая композиция на основе полидиметилметил(гексафторалкил)силоксанового полимера формулы где Rf n=99-50, m=1-50, l=3-15,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534793
Дата охранного документа: 10.12.2014
Показаны записи 1-10 из 33.
27.06.2014
№216.012.d740

Способ наплавки внутренней поверхности радиальных отверстий цилиндрического изделия и устройство для его осуществления

Изобретение может быть использовано при наплавке под слоем флюса антикоррозионных покрытий на внутренние поверхности радиальных отверстий корпусов сосудов, работающих под давлением. Способ предусматривает заданную последовательность наложения валиков на внутреннюю поверхность наплавляемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520882
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.06.2014
№216.012.d85c

Токоподводящий мундштук для автоматической сварки в узкую разделку

Изобретение относится к сварочному оборудованию, в частности к токоподводящему мундштуку для автоматической сварки в узкую разделку, и может быть использовано при сварке толстостенных сосудов (толщиной стенки 300-500 мм), работающих под давлением, и крупногабаритных сосудов нефтехимической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521166
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.07.2014
№216.012.dde4

Сополимеры на основе винилиденфторида для термоагрессивостойких материалов

Изобретение относится к сополимерам на основе винилиденфторида и может быть использовано в промышленности синтетических каучуков для получения уплотнительных материалов, работоспособных в условиях агрессивных сред при высоких температурах. Сополимеры на основе винилиденфторида имеют общую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522590
Дата охранного документа: 20.07.2014
27.08.2014
№216.012.ef50

Способ получения модифицированного цис-1,4-полиизопрена

Изобретение относится к области получения полимеров сопряженных диенов, в частности, к получению модифицированного цис-1,4-полиизопрена. Проводят полимеризацию изопрена в присутствии катализатора, далее - дезактивацию катализатора, стабилизацию и модификацию полимера продуктом взаимодействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527083
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f2c2

Полидиметилметил(гексафторалкил)силоксаны для термо-, маслобензостойких материалов

Изобретение относится к новым полидиметилметил(гесафторалкил)-силоксанам, которые могут быть использованы в качестве основы термо-маслобензостойких материалов для применения в различных отраслях промышленности. Предложены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527968
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f3c3

Тройные сополимеры на основе тетрафторэтилена для термоагрессивостойких материалов

Изобретение относится к тройным сополимерам на основе тетрафторэтилена и может использовано в промышленности синтетического каучука для получения термоагрессивостойких материалов. Тройные сополимеры имеют общую формулу n=50/0-70/0 мол.% m=29/0-49/0 мол.% р=0.3-3.0 мол.% k=2÷6. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528226
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.10.2014
№216.012.fb71

Электрод для сварки теплоустойчивых сталей

Изобретение может быть использовано при ручной дуговой сварке конструкций химического машиностроения из сталей 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V композиции. Электрод состоит из стержня из легированной стали 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V и покрытия, содержащего следующие компоненты (в % по массе): мрамор 30,5-56,0,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530215
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fcfd

Сварочная проволока для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сварочных материалов, и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей 2,25Cr-1Mo-0,25V композиции при изготовлении изделий в нефтехимическом машиностроении. Сварочная проволока, содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530611
Дата охранного документа: 10.10.2014
27.10.2014
№216.013.030d

Способ получения модифицированного цис-1,4-полиизопрена

Изобретение относится к области получения полимеров сопряженных диенов, в частности к способу получения модифицированного цис-1,4-полиизопрена. Проводят полимеризацию изопрена в присутствии катализатора, Дезактивируют катализатор, стабилизируют и модифицируют полимер продуктом взаимодействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532179
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.12.2014
№216.013.0d30

Термо-, топливостойкая силоксановая герметизирующая композиция холодного отверждения

Изобретение может быть использовано для герметизации агрегатов самолетных конструкций, эксплуатирующихся в широком интервале температур. Термо-, топливостойкая герметизирующая композиция на основе полидиметилметил(гексафторалкил)силоксанового полимера формулы где Rf n=99-50, m=1-50, l=3-15,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534793
Дата охранного документа: 10.12.2014
+ добавить свой РИД