บล็อกป้องกันนิวตรอนจากโบรอนคาร์ไบด์ B4C

บล็อกป้องกันนิวตรอน B4C – บล็อกคาร์ไบด์โบรอนสำหรับงานพลังงานนิวเคลียร์

ในสาขาพลังงานนิวเคลียร์ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์ และการป้องกันรังสี การป้องกันนิวตรอนอย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ถือเป็นอุปสรรคทางกายภาพขั้นสุดท้ายที่ช่วยให้การดำเนินงานปลอดภัย บล็อกป้องกันนิวตรอนจากคาร์ไบด์โบรอน ซึ่งเป็นวัสดุขั้นสูงสำหรับการแก้ปัญหาในสาขานี้ ได้กลายเป็นองค์ประกอบหลักที่ขาดไม่ได้ในการควบคุมปฏิกรณ์นิวเคลียร์ การจัดการเชื้อเพลิงที่ผ่านการใช้งานแล้ว (spent fuel) และอุปกรณ์ป้องกันรังสี เนื่องจากมีความสามารถในการดูดซับนิวตรอนความร้อนได้อย่างโดดเด่น รวมทั้งมีสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เสถียร

วัสดุคาร์ไบด์โบรอนระดับนิวเคลียร์สามารถนำไปใช้งานได้ในรูปแบบลูกกลมดูดซับนิวตรอนจากคาร์ไบด์โบรอนความบริสุทธิ์สูง บล็อกอิฐดูดซับนิวตรอนจากคาร์ไบด์โบรอนความบริสุทธิ์สูง เครื่องตรวจจับนิวตรอน เซ็นเซอร์นิวตรอน วัสดุคาร์ไบด์โบรอนผสมอะลูมิเนียม ลูกกลมดูดซับนิวตรอนจากคาร์ไบด์โบรอนแบบคอมโพสิต คอนกรีตที่มีส่วนผสมของโบรอน อิฐคาร์บอนที่มีส่วนผสมของโบรอน และอื่นๆ อีกมากมาย

บริษัทสามารถผลิตแกนแท่งควบคุมบอเรนคาร์ไบด์ ทรงกลมป้องกันบอเรนคาร์ไบด์ แผ่นป้องกันบอเรนคาร์ไบด์ อิฐป้องกันบอเรนคาร์ไบด์ และผลิตภัณฑ์บอเรนคาร์ไบด์อื่นๆ ได้ในปริมาณมาก

ผลิตภัณฑ์สามารถผลิตให้มีรูปทรงแบนหรือโค้งได้ โดยสามารถกำหนดขนาดตามความต้องการได้ตั้งแต่ 10–500 มม. ความหนาตามความต้องการได้ตั้งแต่ 0.2–80 มม. และความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์อยู่ระหว่าง 1.5–2.52 กรัม/ลบ.ซม.

รายละเอียดสินค้า:

โบรอน (B) ธรรมชาติมีไอโซโทปเสถียรอยู่สองชนิด คือ B10 และ B11 โดย B10 มีความสามารถในการดูดซับนิวตรอนความร้อนสูงมาก โดยมีค่าพื้นที่หน้าตัดสูงถึง 3837 บาร์น มีสเปกตรัมการดูดซับกว้าง และไม่ก่อให้เกิดรังสีรองที่รุนแรงหลังการดูดซับนิวตรอน ทำให้การประมวลผลหลังการใช้งานสะดวก จึงมีข้อได้เปรียบในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ เช่น การดูดซับรังสีนิวตรอนอย่างมีประสิทธิภาพและเสถียร รวมทั้งไม่มีการปล่อยรังสีรอง

เทคโนโลยีที่บริษัทครอบครองช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์ของวัสดุ นอกจากนี้ บริษัทยังได้ปรับปรุงกระบวนการเผาอัด (sintering) ทำให้อัตราการสูญเสียวัสดุโบรอนคาร์ไบด์ลดลง

ข้อดี:

การจับอย่างมีประสิทธิภาพสูง: พื้นที่หน้าตัดของการเกิดปฏิกิริยามีค่าสูงมาก ซึ่งหมายความว่าสามารถลดความเข้มของนิวตรอน (neutron flux) ได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ในชั้นวัสดุที่บางมาก

ไม่ก่อให้เกิดรังสีรองที่เป็นอันตราย: ระยะการเดินทางของผลิตภัณฑ์จากการเกิดปฏิกิริยา  α และ ⁷Li สั้นมาก (เพียงไม่กี่ไมโครเมตรในวัสดุแข็ง) และพลังงานของพวกมันจะถูกสลายไปอย่างรวดเร็วในรูปของความร้อน โดยไม่ก่อให้เกิดรังสีรองที่มีความสามารถในการทะลุผ่านสูง  γ สิ่งนี้ช่วยให้การออกแบบเกราะป้องกันรังสีง่ายขึ้นอย่างมาก และลดความยากลำบากในการจัดการรังสีในขั้นตอนต่อไป

คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์: ประสิทธิภาพด้านวิศวกรรมที่ยอดเยี่ยม

บล็อกป้องกันรังสีจากโบรอนคาร์ไบด์มักผลิตด้วยกระบวนการเซรามิกขั้นสูง เช่น การอัดร้อน (hot pressing) หรือการเผาอัดโดยไม่ใช้แรงดัน (pressureless sintering) เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุจะสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เข้มงวดสำหรับการใช้งานในสาขาพลังงานนิวเคลียร์:

ประสิทธิภาพในการดูดซับสูง: โดยการใช้  ¹⁰B เทคโนโลยีการเสริมความเข้มข้น (การเสริมความเข้มข้นสามารถสูงกว่าธาตุโบรอนในธรรมชาติได้มากกว่าสี่เท่า) ทำให้ความสามารถในการดูดซับนิวตรอนต่อหน่วยมวลเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการออกแบบเกราะป้องกันที่มีน้ำหนักเบาและขนาดกะทัดรัด

คุณสมบัติทางกายภาพที่โดดเด่น: มีความแข็งเป็นอันดับสองรองจากเพชรและโบรอนไนไตรด์แบบลูกบาศก์ ทนต่อการสึกหรอและการขัดถูได้ดี; มีความหนาแน่นต่ำ (ประมาณ 2.5 กรัม/ลบ.ซม. ³) หรือประมาณหนึ่งในสามของเหล็ก จึงช่วยลดน้ำหนักอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เสถียรภาพต่อสิ่งแวดล้อมที่ยอดเยี่ยม: ทนต่ออุณหภูมิสูง (สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงกว่า 1500 °°C ได้เป็นเวลานานในบรรยากาศเฉื่อย) ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน (thermal shock) และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี; มีการเสื่อมสภาพของสมรรถนะน้อยมากภายใต้สภาวะน้ำที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงในเครื่องปฏิกรณ์ หรือแม้แต่ในระหว่างการเก็บรักษานานๆ จึงมีอายุการใช้งานยาวนาน

สามารถปรับแต่งได้สูง: สามารถแปรรูปเป็นแผ่น บล็อก อิฐ และรูปทรงพิเศษต่างๆ ได้ ทั้งยังสามารถออกแบบความหนาและปริมาณโบรอนได้อย่างแม่นยำตามสเปกตรัมพลังงานนิวตรอนและความต้องการเชิงพื้นที่ เพื่อให้บรรลุสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างประสิทธิภาพการป้องกันรังสีกับประสิทธิภาพด้านต้นทุน

M เทคนิคการผลิต

ในการผลิตเซรามิก บริษัทใช้กระบวนการสองแบบ ได้แก่ การเผาเชื่อมแบบไม่มีแรงดัน (pressureless sintering) และการเผาเชื่อมแบบให้ความร้อนพร้อมกด (hot-press sintering) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแต่ละกระบวนการมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกัน และเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เซรามิกที่ผลิตด้วยกระบวนการเผาเชื่อมแบบไม่มีแรงดันมีอัตราส่วนประสิทธิภาพต่อราคาสูง เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก และสามารถใช้งานได้ในหลายด้าน เช่น วัสดุป้องกันกระสุน ซีล หัวฉีด วัสดุทนการสึกหรอและทนความร้อน รวมถึงวัสดุที่ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วไป ส่วนเซรามิกที่ผลิตด้วยกระบวนการเผาเชื่อมแบบให้ความร้อนพร้อมกด เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณน้อย สามารถผลิตชิ้นงานขนาดใหญ่ได้ และเหมาะสำหรับใช้เป็นวัสดุแกนกลางของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ วัสดุสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ วัสดุเป้าหมาย วัสดุป้องกันกระสุน และอื่นๆ

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุป้องกันรังสีแบบดั้งเดิม (เช่น โพลีเอทิลีนที่มีโบโรน โลหะผสมเหล็กที่มีโบโรน และคอนกรีต) บล็อกป้องกันรังสีที่ทำจากโบรอนคาร์ไบด์มีข้อได้เปรียบโดยรวมในด้านประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งานยาวนาน และการใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่อย่างรุนแรง มีข้อกังวลเรื่องน้ำหนัก หรือสภาพแวดล้อมในการทำงานที่รุนแรง ผลิตภัณฑ์นี้สอดคล้องตามมาตรฐานสากลที่เกี่ยวข้อง เช่น ASTM C751 มีคุณภาพที่มั่นคงและเชื่อถือได้ จึงเป็นตัวเลือกอันดับต้นๆ สำหรับการใช้งานในสนามรังสีระดับสูง และเพื่อให้บรรลุการป้องกันรังสีอย่างแม่นยำ

โดยสรุป บล็อกป้องกันนิวตรอนที่ทำจากโบรอนคาร์ไบด์ไม่เพียงแต่เป็นผลผลิตอันทรงคุณค่าของวิทยาศาสตร์วัสดุขั้นสูง แต่ยังเป็นการแสดงออกถึงวัฒนธรรมความปลอดภัยทางนิวเคลียร์อีกด้วย

ข้อดีของสินค้า:

• ความบริสุทธิ์สูง
• สเปคที่สามารถปรับแต่งได้
• คุณภาพที่มั่นคง
• ผลประกอบการในราคาสูง
• กำหนดการผลิตที่ยืดหยุ่น

การใช้งานผลิตภัณฑ์:

• การป้องกันนิวตรอนทางนิวเคลียร์
• การหลีกเลี่ยงเหตุฉุกเฉินด้านพลังงานนิวเคลียร์
• การกำจัดของเสียอันตรายจากนิวเคลียร์
• การตรวจจับนิวตรอนทางนิวเคลียร์

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค