كتلة كربيد البورون B4C للحجب النيوتروني

كتل حماية من النيوترونات B4C – كتل كاربايد البورون للطاقة النووية

في مجالات الطاقة النووية وتطبيقات التكنولوجيا النووية وحماية الإشعاع، تُعَدّ حماية النيوترونات الفعّالة والموثوقة الحاجز المادي النهائي الذي يضمن التشغيل الآمن. وقد أصبحت كتل حماية النيوترونات المصنوعة من كاربايد البورون، باعتبارها حلاً متقدّمًا ماديًّا في هذا المجال، مكوّناتٍ أساسيةً لا غنى عنها في التحكم في المفاعلات النووية وإدارة الوقود المستهلك ومعدات حماية الإشعاع، وذلك بفضل قدرتها الممتازة على امتصاص النيوترونات الحرارية وخصائصها الفيزيائية والكيميائية المستقرة.

يمكن تطبيق مواد كاربايد البورون من الدرجة النووية في كريات كاربايد البورون عالية النقاء الماصة للنيوترونات، والطوب المصنوع من كاربايد البورون عالي النقاء الماص للنيوترونات، وكواشف النيوترونات، وأجهزة استشعار النيوترونات، والمواد المصنوعة من الألومنيوم المدعّمة بكاربايد البورون، والكريات المركبة الماصة للنيوترونات والمصنوعة من كاربايد البورون، والخرسانة الحاوية على البورون، والطوب الكربوني الحاوي على البورون، وغيرها.

يمكن للشركة إنتاج قلوب قضبان التحكم المصنوعة من كربيد البورون، والكرات الواقية المصنوعة من كربيد البورون، ولوحات الحماية المصنوعة من كربيد البورون، والبلوكات الواقية المصنوعة من كربيد البورون، وغيرها من منتجات كربيد البورون بكميات كبيرة.

يمكن تصنيع المنتجات على شكل مستوٍ أو منحني، مع أبعاد قابلة للتخصيص تتراوح بين ١٠–٥٠٠ مم، وسُمك قابل للتخصيص يتراوح بين ٠٫٢–٨٠ مم، وكثافة للمنتج تتراوح بين ١٫٥–٢٫٥٢ غ/سم³.

تفاصيل المنتج:

يحتوي البورون الطبيعي (B) على نظيرين مستقرين هما B10 وB11. ومن بينهما، يتمتع النظير B10 بقدرة امتصاص عالية جدًّا للنيوترونات الحرارية، حيث تصل مقطعه العرضي إلى ٣٨٣٧ بارن، ويمتاز بطاقة امتصاص واسعة الطيف، ولا يُنتج إشعاعًا ثانويًّا قويًّا بعد امتصاص النيوترونات، ما يسهِّل عمليات المعالجة اللاحقة. ويتميَّز هذا النظير بمزايا تشمل امتصاص الإشعاع النيوتروني بكفاءة عالية واستقرارٍ كبير في المجال النووي، وعدم إطلاق أي إشعاع ثانوي.

التقنية التي تمتلكها الشركة تحسّن نقاء المادة. بالإضافة إلى ذلك، حسّنت الشركة عملية التلبيد، مما يقلل من معدل فقدان مواد كاربايد البورون.

المزايا:

الامتصاص عالي الكفاءة: مقطع التفاعل كبير للغاية، ما يعني أنه يمكن تخفيف تدفق النيوترونات بكفاءة حتى في طبقات رقيقة جدًا.

لا توجد إشعاعات ثانوية ضارة: مدى منتجات التفاعل  ألفا و ⁷Li قصير جدًا (ميكرومترات فقط في المواد الصلبة)، وتتبدد طاقتها بسرعة على شكل حرارة، ولا تُنتج أشعة ثانوية عالية الاختراق.  γ وهذا يبسّط تصميم الدرع الإشعاعي بشكل كبير ويقلل من صعوبة التعامل مع الإشعاع لاحقًا.

خصائص المنتج: أداء هندسي ممتاز

يتم تصنيع كتل درع كاربايد البورون عادةً باستخدام عمليات سيراميك متقدمة مثل الضغط الساخن أو التلبيد الخالي من الضغط، مما يضمن أن تفي المادة بالمتطلبات الصارمة للأداء في التطبيقات النووية:

كفاءة امتصاص عالية: من خلال استخدام  ¹⁰B تقنية التخصيب (يمكن أن يتجاوز التخصيب أربعة أضعاف تركيز البورون الطبيعي)، حيث تزداد قدرة امتصاص النيوترونات لكل وحدة كتلة بشكل أسّي، مما يشكّل الأساس لتصميم دروع خفيفة الوزن ومدمجة.

خصائص فيزيائية ممتازة: تحتل المرتبة الثانية بعد الألماس والنترات الكيوبية البورونية من حيث الصلادة، ومقاومة للتآكل والاحتكاك؛ وكثافتها منخفضة (حوالي ٢,٥ غرام/سم³)، أي ما يعادل ثلث كثافة الفولاذ تقريبًا، مما يقلل وزن المعدات بفعالية. ³، أي ما يعادل ثلث كثافة الفولاذ تقريبًا، مما يقلل وزن المعدات بفعالية.

استقرار بيئي ممتاز: مقاومة لدرجات الحرارة العالية (يمكنها التحمل عند درجات حرارة تزيد عن ١٥٠٠ °مئوية لفترات طويلة في جو خامل)، ومقاومة للصدمات الحرارية والتآكل؛ وتظهر انخفاضًا ضئيلًا جدًّا في الأداء في بيئات الماء عالي الحرارة والضغط داخل المفاعل أو أثناء التخزين الطويل الأمد، مما يؤدي إلى عمر افتراضي طويل.

قابلية عالية للتخصيص: يمكن معالجته على هيئة ألواح، وكتل، ولُبِنات، وأشكال خاصة متنوعة، كما يمكن تصميم السماكة ومحتوى البورون بدقة وفقًا لطيف طاقة النيوترونات والمتطلبات المكانية، مما يحقّق توازنًا أمثلًا بين أداء الحماية من الإشعاع والكفاءة التكلفة.

م تقنية التصنيع

في إنتاج السيراميك، تستخدم الشركة عمليتين: التلبيد الخالي من الضغط والتلبيد بالضغط الساخن. وتتميّز المنتجات الناتجة عن كل عملية بمزايا مختلفة، وهي مناسبة لتطبيقات متنوعة. ويتميّز السيراميك المُلبد خلْف الضغط بعالية الأداء مقابل التكلفة، وهو مناسب للإنتاج الضخم. كما أنه مناسب للاستخدام كمواد مقاومة للرصاص، وأختام، وفوهة، ومواد مقاومة للتآكل والحرارة، فضلاً عن كونه من المواد النووية الشائعة الاستخدام. أما السيراميك المنتج بتقنية التلبيد بالضغط الساخن فيصلح للإنتاج على نطاق صغير، ويمكن تصنيعه بأحجام أكبر، وهو مناسب للاستخدام كمواد لقلب المفاعل النووي، ومواد أشباه الموصلات، ومواد الأهداف، ومواد مقاومة للرصاص، وغيرها.

مقارنةً بالمواد الواقية التقليدية (مثل البولي إيثيلين الحاوي على البورون، والفولاذ الحاوي على البورون، والخرسانة)، تتميّز كتل الحماية المصنوعة من كاربيد البورون بمزايا شاملة تشمل الأداء العالي، وطول عمر الخدمة، وكفاءة استغلال المساحة. وهي مناسبة بشكل خاص للمواقف الحرجة التي تكون فيها المساحة محدودة للغاية، أو يكون الوزن عامل قلق، أو تكون بيئة العمل قاسية. وهي متوافقة مع المعايير الدولية ذات الصلة مثل ASTM C751، وتتميّز بجودة مستقرة وموثوقة، ما يجعلها الخيار المفضّل في المجالات المشعّة العالية لتحقيق حماية دقيقة من الإشعاع.

باختصار، كتل الحماية من النيوترونات المصنوعة من كاربيد البورون ليست مجرد تجسيدٍ لعلوم المواد المتقدمة، بل هي أيضًا تجسيدٌ لثقافة السلامة النووية.

مزايا المنتج:

• نقاء مرتفع
• التفاصيل القابلة للتخصيص
• جودة ثابتة
• أداء تكلفة عالي
• جدول إنتاج مرن

تطبيقات المنتج:

• الحماية النووية من النيوترونات
• التأهب النووي للطوارئ
• التخلص من النفايات النووية الخطرة
• كشف النيوترونات النووية

المواصفات الفنية