核电救灾机器人辐射防护技术

目录
序言一
序言二
前言
第1章核事故与核电救灾机器人1
1.1核电站发展现状及趋势1
1.2核电站辐射环境及辐射基本概念6
1.2.1核电站工作原理及辐射环境6
1.2.2辐射基本概念及其单位表征8
1.2.3射线与物质的相互作用9
1.3核安全事故及环境分析13
1.3.1切尔诺贝利核事故13
1.3.2三里岛核事故14
1.3.3福岛核事故15
1.4核电救灾机器人发展现状16
1.4.1核电站事故中的现场环境16
1.4.2核事故类型及机器人救灾任务18
1.4.3核电救灾机器人现状分析19
1.5核电救灾机器人耐辐照性能分析22
1.5.1核电救灾机器人的关键性能22
1.5.2金属与无机材料24
1.5.3有机材料25
1.5.4半导体材料与器件26
1.6核电救灾机器人的综合防护28
1.6.1综合防护的重要性28
1.6.2防护目标和任务29
1.6.3防护策略与挑战30
参考文献31
第2章核电救灾机器人用射线辐射防护材料35
2.1辐射防护材料性能计算35
2.2.射线屏蔽材料36
2.2.1金属、合金的屏蔽性能模拟36
2.2.2钨、镍组合及钨-镍合金的屏蔽性能模拟50
2.2.3重金属粒子对复合材料屏蔽效果影响分析57
2.3辐射防护方案设计67
2.3.1辐射防护的基本原则68
2.3.2辐射防护材料屏蔽性能表征和影响因素68
2.3.3辐射防护材料设计原则69
2.3.4整体屏蔽防护69
参考文献88
第3章核电救灾机器人用中子辐射防护材料92
3.1中子屏蔽的基本概念92
3.1.1中子与物质的相互作用92
3.1.2物质对中子的屏蔽作用93
3.2中子屏蔽复合材料设计及模拟分析93
3.2.1中子屏蔽材料性能表征及模型设计93
3.2.2中子辐射屏蔽填料的选取及模拟分析96
3.2.3基体的选取及屏蔽性能模拟100
3.2.4复合材料的中子屏蔽性能模拟103
3.3环氧基中子屏蔽复合材料105
3.3.1碳化硼含量对复合材料性能的影响105
3.3.2增韧剂对复合材料力学性能的影响106
3.3.3复合材料中子屏蔽性能测试108
3.3.4中子屏蔽复合材料的热力学性能112
3.3.5中子屏蔽复合材料的耐酸碱腐蚀性能114
参考文献117
第4章核电救灾机器人电子器件辐射防护120
4.1电子元器件的发展趋势120
4.2核电救灾机器人电子器件的性能要求及现状分析121
4.2.1无源器件121
4.2.2半导体分立元件122
4.2.3模拟集成电路芯片122
4.2.4数字集成电路芯片122
4.2.5其他部件122
4.3电子器件抗辐照设计123
4.3.1辐射敏感材料或器件的抗辐照加固123
4.3.2硬件/软件的优化设计123
4.4电机驱动系统设计及试验124
4.4.1驱动器抗辐照性能评估124
4.4.2驱动器的芯片选型和电路设计136
4.4.3驱动器优化的算法和程序设计148
4.4.4驱动器的屏蔽设计及试验结果分析157
参考文献166
第5章核电救灾机器人用相变储能材料169
5.1基于相变传热的热控技术169
5.1.1相变材料及其表征169
5.1.2有机相变材料导热增强171
5.1.3相变材料的封装技术174
5.1.4相变储能材料的应用175
5.2基于相变储能材料的热防护系统设计175
5.2.1单驱动器热防护系统178
5.2.2双驱动器热防护系统179
5.2.3多驱动器热防护系统180
5.3相变储能材料性能测试183
5.3.1相变温度与潜热183
5.3.2γ射线辐射测试184
5.3.3中子辐射测试186
5.4相变材料改性187
5.4.1复合相变材料基本性能188
5.4.2复合相变材料制备189
5.4.3稳定性研究190
5.4.4质量分数对相变材料改性的影响192
5.4.5参比温度曲线法测量热物性196
参考文献199
第6章核电救灾机器人的热防护管理203
6.1热防护管理的基本要求203
6.2热防护管理方式208
6.2.1常用冷却方式208
6.2.2热防护方式的选择212
6.3常温环境热防护215
6.3.1单个驱动器常温环境热防护215
6.3.2散热形式考察216
6.3.3相变材料质量对散热效果的影响218
6.3.4热管对散热效果的影响219
6.3.5泡沫金属增强传热研究222
6.4高温环境热防护225
6.4.1双驱动器高温环境热防护225
6.4.2六驱动器高温环境热防护228
6.4.3防护系统的热评估233
6.5相变材料热防护模拟235
6.5.1模型建立235
6.5.2系统传热与相变材料熔化分析236
6.6热防护系统适用性评估238
6.6.1隔热层结构设计238
6.6.2系统适用性评估244
6.6.3质量与价格估算245
6.6.4实际方案实施设计246
6.6.5恢复性任务方案249
参考文献251
第7章核电救灾机器人防护和自清洁256
7.1辐射环境分析256
7.1.1放射性核素种类256
7.1.2腐蚀环境257
7.1.3温度与湿度257
7.2耐核辐射涂层258
7.2.1耐核辐射涂层的组成258
7.2.2耐核辐射涂层常用测试方法264
7.2.3耐核辐射涂层研究进展268
7.3耐辐照自清洁涂层269
7.3.1涂层自清洁原理270
7.3.2润湿性理论271
7.3.3自清洁性能测试方法273
7.3.4耐辐照超疏水自清洁性涂层274
7.3.5自清洁涂层的失效分析278
7.3.6自清洁涂层的改性研究281
参考文献290