氧化聚树脂复合材料的中子衰减和机械性能用于太空应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 核工程 核工程是指核工程.
• 航空航天工程 航空航天工程

背景情况:

• 太空任务面临的辐射危险包括银河系宇宙射线 (GCR) 和太阳粒子事件 (SPE).
• 来自GCR和SPE的二次中子对宇航员和设备构成重大威胁.
• 传统的屏蔽不足,可以产生二次颗粒,需要先进的材料.

研究的目的:

• 在不和聚树脂 (UPS) 矩阵中使用 (Cd) 和 (Li) 化合物优化中子屏蔽复合材料.
• 为了实现快速和热中子的最大衰减.
• 为了评估这些复合材料的机械性能,用于航天器应用.

主要方法:

• 合成了七种UPS复合材料,其中Cd和Li化合物 (LiOH或LiBr) 的重量百分比不同.
• 使用239Pu-Be中子源对中子衰减的实验测试.
• 机械性能评估使用纳米沉积和通过Geant4蒙特卡洛模拟进行验证.

主要成果:

• Cd5_LiOH5复合物在25mm时实现了92.35%的热中子衰减 (99.65%模拟).
• 在Cd2.5_LiOH7.5复合物中,在25 mm. 25 mm. 的速度下,快中子衰减率为36.2% (模拟的38.7%).
• Cd2.5_LiBr7.5复合材料表现出优越的硬度 (0.10 GPa) 和模量 (0.7 GPa),模拟与实验结果非常相匹配.

结论:

• 基于不和聚树脂 (UPS) 的复合材料,包括 (Cd) 和 (Li),提供有效的中子屏蔽.
• 这些先进的复合材料具有增强的机械性能,适合于空间的苛刻环境.
• 经过验证的性能使得这些材料对未来的深空辐射保护解决方案非常有希望.