بررسي استحكام كششي و پايداري حراتي نانوكامپوزيت‌هاي پايه پليمري به منظور استفاده در كانتينرهاي حمل سوخت مصرف شده

Investigation of tensile strength and thermal stability of polymer based nanocomposites so as to use in spent fuel casks

امروزه استفاده از كامپوزيت‌ها و نانوكامپوزيت‌ها براي حفاظ سازي پرتوها استفاده‌ي گسترده‌اي پيدا كرده است ، و اغلب شركت‌ها و دانشگاه‌ها در سراسر جهان تحقيقات گسترده‌اي را بر روي اين مواد متمركز كرده‌اند. از اين جمله مي‌توان به كامپوزيت‌هاي پليمر – بور اشاره كرد. عنصر بور به دليل خصوصياتي مانند سطح مقطع جذب بالاي نوترون ، در دسترس بودن تركيبات آن به يك عنصر منحصربه‌فرد تبديل شده است. در بين پليمر‌ها نيز اپوكسي به خاطر حضور عنصر سبك هيدروژن در ساختار آن مي‌تواند باعث كند شدن نوترون هاي سريع شود. در اين تحقيق به بررسي استحكام كششي و پايداري حراتي نانوكامپوزيت اپوكسي – كاربيد بور– سيليكات لايه اي به عنوان حفاظ نوتروني كانتينرهاي حمل سوخت مصرف شده پرداخته شده است. نتايج نشان مي دهند كه با افزودن 3 درصد نانوذرات سيليكات لايه اي، استحكام كششي به بيشترين مقدار خود رسيده و در ادامه با افزايش اين مقادير روند كاهشي استحكام كششي آغاز مي¬گردد. همچنين افزودن ذرات كاربيد بور به ترتيب سبب كاهش در استحكام كششي نانوكامپوزيت مي گردد. نتايج آناليز TGA در دماي T40%نيز افزايش 10 درصدي پايداري حرارتي در نانوكامپوزيت‌هاي حاوي كاربيد بور نسبت به نمونه‌ي بدون كاربيد بور را بدست مي دهد.

Abstract: Nowadays, composites and nanocomposites have been widely used in radiation protection fields and most companies and universities around the world have been widespread research on these materials such as polymer-boron nanocomposites. The boron element due to properties such as the high neutron cross section and availability of its compounds has become a unique element. Among polymers, epoxy can attenuate the fast neutrons due to the presence of a hydrogen element in its structure. In this study, the tensile strength and thermal stability of the epoxy -boron carbide- silicate nanocomposites as a neutron protection of spent fuel cask have been investigated. The results show that by adding 3% of the silicate nanoparticles, the tensile strength reaches its maximum value, and then the tensile strength decrease with increasing these values. Also, addition of boron carbide particles decreases the tensile strength of the nanocomposites. TGA analysis results in T 40% provide a 10% increase in thermal stability of nanocomposites in comparison to a boron carbide samples.