Композиционные материалы системы эпоксидная смола–W для радиационной защиты от гамма-излучения

Abstract

С использованием метода химического отверждения получены композиционные материалы на основе системы эпоксидная смола–W с варьированием содержания W от 0 до 80 %. Проведенное исследование микроструктуры образцов показало, что при увеличении содержания W наблюдается более равномерное распределение зерен в матрице эпоксидной смолы. Для образцов с содержанием наполнителя до 40 % отмечена агломерация зерен W. Статистический анализ размеров зерен исходного порошка W выявил, что вероятный их диаметр составляет 475 нм. Получены значения эффективной и относительной плотностей экспериментальных образцов с помощью метода Архимеда. Эффективная плотность изменялась в пределах от 1,16 до 4,36 г/см3 с увеличением содержания порошка W. Значения относительной плотности варьировались от 91 до 94 %, что свидетельствовало об отсутствии существенных дефектов при проведении испытания. Рентгеноструктурный анализ показал наличие фаз ОЦК-W и WO2, что указывает на окисление W в тонком поверхностном слое материала. Моделирование в программном обеспечении Phy-X/PSD позволило оценить эффективность экранирования от гамма-излучения композиционных материалов при энергии излучения в диапазоне 0,8–2,5 МэВ. Образцы с содержанием наполнителя 60 и 80 % оказались наиболее подходящими для создания экранов радиационной защиты. Обнаружено, что добавление порошка W в эпоксидную матрицу способствовало уменьшению значений слоя половинного ослабления в 3,5 раза с 9,448 до 2,672 см для образцов с содержанием W 0 и 80 % соответственно при энергии излучения гамма-квантов 1,25 МэВ. Полученные результаты демонстрируют высокую эффективность предложенных композиционных материалов в экранировании гамма-излучения, что делает их достойным вариантом для создания экранов радиационной защиты.