核電救災機器人輻射防護技術

目錄
序言一
序言二
前言
第1章核事故與核電救災機器人1
1.1核電站發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢1
1.2核電站輻射環(huán)境及輻射基本概念6
1.2.1核電站工作原理及輻射環(huán)境6
1.2.2輻射基本概念及其單位表征8
1.2.3射線與物質的相互作用9
1.3核安全事故及環(huán)境分析13
1.3.1切爾諾貝利核事故13
1.3.2三里島核事故14
1.3.3福島核事故15
1.4核電救災機器人發(fā)展現(xiàn)狀16
1.4.1核電站事故中的現(xiàn)場環(huán)境16
1.4.2核事故類型及機器人救災任務18
1.4.3核電救災機器人現(xiàn)狀分析19
1.5核電救災機器人耐輻照性能分析22
1.5.1核電救災機器人的關鍵性能22
1.5.2金屬與無機材料24
1.5.3有機材料25
1.5.4半導體材料與器件26
1.6核電救災機器人的綜合防護28
1.6.1綜合防護的重要性28
1.6.2防護目標和任務29
1.6.3防護策略與挑戰(zhàn)30
參考文獻31
第2章核電救災機器人用射線輻射防護材料35
2.1輻射防護材料性能計算35
2.2.射線屏蔽材料36
2.2.1金屬、合金的屏蔽性能模擬36
2.2.2鎢、鎳組合及鎢-鎳合金的屏蔽性能模擬50
2.2.3重金屬粒子對復合材料屏蔽效果影響分析57
2.3輻射防護方案設計67
2.3.1輻射防護的基本原則68
2.3.2輻射防護材料屏蔽性能表征和影響因素68
2.3.3輻射防護材料設計原則69
2.3.4整體屏蔽防護69
參考文獻88
第3章核電救災機器人用中子輻射防護材料92
3.1中子屏蔽的基本概念92
3.1.1中子與物質的相互作用92
3.1.2物質對中子的屏蔽作用93
3.2中子屏蔽復合材料設計及模擬分析93
3.2.1中子屏蔽材料性能表征及模型設計93
3.2.2中子輻射屏蔽填料的選取及模擬分析96
3.2.3基體的選取及屏蔽性能模擬100
3.2.4復合材料的中子屏蔽性能模擬103
3.3環(huán)氧基中子屏蔽復合材料105
3.3.1碳化硼含量對復合材料性能的影響105
3.3.2增韌劑對復合材料力學性能的影響106
3.3.3復合材料中子屏蔽性能測試108
3.3.4中子屏蔽復合材料的熱力學性能112
3.3.5中子屏蔽復合材料的耐酸堿腐蝕性能114
參考文獻117
第4章核電救災機器人電子器件輻射防護120
4.1電子元器件的發(fā)展趨勢120
4.2核電救災機器人電子器件的性能要求及現(xiàn)狀分析121
4.2.1無源器件121
4.2.2半導體分立元件122
4.2.3模擬集成電路芯片122
4.2.4數(shù)字集成電路芯片122
4.2.5其他部件122
4.3電子器件抗輻照設計123
4.3.1輻射敏感材料或器件的抗輻照加固123
4.3.2硬件/軟件的優(yōu)化設計123
4.4電機驅動系統(tǒng)設計及試驗124
4.4.1驅動器抗輻照性能評估124
4.4.2驅動器的芯片選型和電路設計136
4.4.3驅動器優(yōu)化的算法和程序設計148
4.4.4驅動器的屏蔽設計及試驗結果分析157
參考文獻166
第5章核電救災機器人用相變儲能材料169
5.1基于相變傳熱的熱控技術169
5.1.1相變材料及其表征169
5.1.2有機相變材料導熱增強171
5.1.3相變材料的封裝技術174
5.1.4相變儲能材料的應用175
5.2基于相變儲能材料的熱防護系統(tǒng)設計175
5.2.1單驅動器熱防護系統(tǒng)178
5.2.2雙驅動器熱防護系統(tǒng)179
5.2.3多驅動器熱防護系統(tǒng)180
5.3相變儲能材料性能測試183
5.3.1相變溫度與潛熱183
5.3.2γ射線輻射測試184
5.3.3中子輻射測試186
5.4相變材料改性187
5.4.1復合相變材料基本性能188
5.4.2復合相變材料制備189
5.4.3穩(wěn)定性研究190
5.4.4質量分數(shù)對相變材料改性的影響192
5.4.5參比溫度曲線法測量熱物性196
參考文獻199
第6章核電救災機器人的熱防護管理203
6.1熱防護管理的基本要求203
6.2熱防護管理方式208
6.2.1常用冷卻方式208
6.2.2熱防護方式的選擇212
6.3常溫環(huán)境熱防護215
6.3.1單個驅動器常溫環(huán)境熱防護215
6.3.2散熱形式考察216
6.3.3相變材料質量對散熱效果的影響218
6.3.4熱管對散熱效果的影響219
6.3.5泡沫金屬增強傳熱研究222
6.4高溫環(huán)境熱防護225
6.4.1雙驅動器高溫環(huán)境熱防護225
6.4.2六驅動器高溫環(huán)境熱防護228
6.4.3防護系統(tǒng)的熱評估233
6.5相變材料熱防護模擬235
6.5.1模型建立235
6.5.2系統(tǒng)傳熱與相變材料熔化分析236
6.6熱防護系統(tǒng)適用性評估238
6.6.1隔熱層結構設計238
6.6.2系統(tǒng)適用性評估244
6.6.3質量與價格估算245
6.6.4實際方案實施設計246
6.6.5恢復性任務方案249
參考文獻251
第7章核電救災機器人防護和自清潔256
7.1輻射環(huán)境分析256
7.1.1放射性核素種類256
7.1.2腐蝕環(huán)境257
7.1.3溫度與濕度257
7.2耐核輻射涂層258
7.2.1耐核輻射涂層的組成258
7.2.2耐核輻射涂層常用測試方法264
7.2.3耐核輻射涂層研究進展268
7.3耐輻照自清潔涂層269
7.3.1涂層自清潔原理270
7.3.2潤濕性理論271
7.3.3自清潔性能測試方法273
7.3.4耐輻照超疏水自清潔性涂層274
7.3.5自清潔涂層的失效分析278
7.3.6自清潔涂層的改性研究281
參考文獻290