способ изготовления нейтронозащитного материала

Формула изобретения

1. Способ изготовления нейтронозащитного материала, включающий пропитку цельной или измельченной древесины боросодержащими препаратами, отличающийся тем, что пропитку выполняют равномерно по всему объему древесины, при этом в качестве боросодержащих препаратов используют насыщенный раствор борной кислоты или других препаратов, содержащих изотопы бора В¹⁰.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пропитку выполняют, например, в поле центробежных сил.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пропитку выполняют, например, методом электроосмотического переноса жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству нейтронозащитного материала и может быть применено в способе его изготовления.

Известен способ изготовления нейтронозащитного материала на основе полиэтилена (Проспект CS EXPORT IMPORT KOVO "neutrostop").

Недостатками известного материала являются его токсичность при нагревании более 80^oC, а при 110^oC - текучесть.

Известен способ изготовления нейтронозащитного материала (А.С. СССР N 1625695, В 27 К 5/06, 1988 - прототип), включающий вымачивание древесины в растворе борной кислоты, сушку, а затем пропитку в петролатуме, последующее одноосное прессование обработанной древесины с охлаждением в прессе.

Недостатками известного способа являются получение материала с неравномерными защитными свойствами по всему его объему из-за неравномерного распределения атомов бора, а также низкая производительность и сложность процесса изготовления нейтронозащитного материала.

Цель изобретения - повышение эффективности нейтронозащитного материала за счет обеспечения равномерности распределения атомов бора, а значит, и защитных свойств по всему объему, повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления нейтронозащитного материала, включающем пропитку цельной или измельченной древесины, пропитку древесной заготовки выполняют боросодержащими препаратами равномерно по всему объему, например, в поле центробежных сил, причем в качестве боросодержащего препарата используют, например, препарат, содержащий изотопы бора, в частности В¹⁰, или насыщенный раствор борной кислоты.

Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:

- пропитку цельной или измельченной древесины выполняют боросодержащими препаратами равномерно по всему объему, например, в поле центробежных сил,

- пропитку цельной или измельченной древесины выполняют боросодержащими препаратами равномерно по всему объему, например, методом электроосмотического переноса жидкости,

- в качестве боросодержащего препарата используют, например, препарат, содержащий изотопы бора, в частности В¹⁰,

- в качестве боросодержащего препарата используют, например, насыщенный раствор борной кислоты.

Это позволит повысить эффективность нейтронозащитного материала за счет равномерности распределения его защитных свойств по всему объему, обеспечивающейся за счет равномерного распределения атомов бора, и повысить производительность процесса.

В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также решений с указанными отличительными признаками.

Изобретение применимо и будет использовано в 1999 г.

Способ осуществляли следующим образом.

Пример 1. Образцы цельной или измельченной древесины толщиной 100 мм подвергали пропитке насыщенным раствором борной кислоты, например, в поле центробежных сил (путем использования центрифуги). При этом пропиточный раствор имел, например, следующие параметры: температура раствора 40^oC, концентрация раствора в пересчете на борную кислоту - 21,7 %, плотность раствора - 1,1 г/см³. Это позволило получить образцы с равномерным распределением пропиточного раствора, а значит, и атомов бора по всему сечению (объему) образца. Глубину и равномерность пропитки определяли визуально, например, введением водорастворимого нейтрального красителя (2% раствор перманганата калия).

Пример 2. Пример осуществляли по Примеру 1, при этом пропитку осуществляли методом электроосмотического переноса жидкости.

Пример 3. Пример осуществляли по примеру 1. При этом пропиточный раствор имел, например, следующие параметры: температура раствора -50^oC, концентрация раствора в пересчете на борную кислоту - 33,8%, плотность раствора - 1,15 г/см³.

Пример 4. Пример выполняли по примеру 3, но при этом пропитку осуществляли вымачиванием, т.е. без применения поля центробежных сил.

Пример 5. Пример осуществляли по примеру 1, при этом в качестве боросодержащего препарата использовали препарат, содержащий изотопы бора, в частности В¹⁰.

Пример 6. Пример выполняли по прототипу.

Образцы цельной или измельченной древесины вымачивали в 5%-ном растворе борной кислоты в течение 30 ч при температуре раствора 40^oC. Вымоченные образцы высушивали до влажности 7% и затем пропитывали в петролатуме при 110^oC в течение 1,5 ч с применением вакуума 0,075 МПа. Определяли качество пропитки (глубину и равномерность). Затем пропитанные образцы подвергали горячему прессование. Время выдержки в горячем прессе при 100^oC 60 мин, время охлаждения в прессе 30 мин. Степень уплотнения древесины 0,55.

Результаты испытания образцов представлены в таблице.

При испытаниях использовали потоки нейтронов плотностью 380, 135, 71 и 32 нейтр. /(cм³с). Облучение испытуемых образцов проводили на источнике со средней энергией нейтронов 5,15 МэВ.

В качестве источника тепловых нейтронов использовали тот же источник с шаровым замедлителем.

Результаты испытаний показали, что способ изготовления нейтронозащитного материала по прототипу не позволяет обеспечить равномерного распределения защитных свойств по всему объему, т.к. пропитка образцов вымачиванием не обеспечивает достаточную глубину и равномерность распределения в них пропиточной жидкости, а значит, и атомов бора. Изготовление нейтронозащитного материала по изобретению обеспечивает равномерное распределение защитных свойств во всем его объеме за счет сквозной и равномерной пропитки изготавливаемого материала.

Кроме того, изобретение позволяет повысить производительность процесса в 50 раз по сравнению с прототипом.

Таким образом, изобретение позволяет получить однородный по всему объему защитный материал с равномерным распределением атомов бора, причем с более высокой производительностью.