粉砕・篩過システムは、放射線遮蔽の有効性を左右します。これは、未加工の鉱物を、高性能複合材料に必要な精密で微細な粉末に変換することによって行われます。これらの機械的プロセスにより、ジルコン、グラファイト、イルメナイト、ガーネットなどの鉱物を、エポキシマトリックス中に高濃度で均一に分散させることができ、高エネルギー放射線を遮断する材料の能力を直接向上させます。
粉砕・篩過の核心的な価値は、均質性と密度にあります。鉱物を特定のサイズ範囲の微細粉末に加工することで、メーカーはエポキシ樹脂中に60 wt.%の濃度を達成でき、均一性の低い材料と比較して662 keV光子の減衰を大幅に向上させることができます。
遮蔽における粒子加工の役割
未加工の鉱石を機能的な複合材シールドに変換することは、初期の機械的加工に完全に依存しています。精密な粉砕と篩過がなければ、鉱物はエポキシ樹脂と効果的に統合できません。
特定の粒子範囲の達成
未加工の鉱物は、その自然の状態から微細粉末に還元する必要があります。粉砕システムはバルク材料を破砕し、篩過システムは出力をフィルタリングして、特定の最適なサイズ範囲内の粒子のみが使用されるようにします。
高濃度充填の実現
放射線を効果的に遮断するには、シールドは高密度である必要があります。微細で篩過された粉末を使用することで、樹脂への鉱物の「充填」率を高くすることができます。具体的には60 wt.%まで可能です。この高密度の活性遮蔽材料は、粗いまたは不規則な鉱物の塊では達成不可能です。
減衰改善のメカニズム
微視的なレベルでの複合材料の物理的構造が、入射放射線とどの程度相互作用するかを決定します。
均一分散
シールドは、その最も弱い部分と同じくらい強力です。粉砕と篩過により、鉱物粉末がエポキシマトリックス全体に均一に分散されることが保証されます。これにより、「塊」や空隙が防止され、放射線が通過する隙間がなくなります。
高エネルギー光子の遮断
この加工の最終目標は、放射線を停止することです。これらの微細鉱物粉末の均一な分布は、複合材料の高エネルギー662 keV光子を減衰させる能力を大幅に向上させます。一貫した内部構造は、光子が鉱物粒子と相互作用して吸収または散乱される確率を最大化します。
制約の理解
粉砕と篩過は不可欠ですが、最終製品が意図したとおりに機能することを保証するために管理する必要がある特定の変数を導入します。
精度の必要性
このプロセスは単に岩を小さくするだけではありません。一貫性が重要です。篩過プロセスで特定の粒子サイズ範囲が生成されない場合、複合材料の一貫性が損なわれます。不均一な粒子サイズは、不均一な分散につながり、全体の遮蔽効果を低下させる可能性があります。
マトリックス飽和限界
参照では、高性能の目標として60 wt.%の濃度が強調されています。粉砕および篩過プロセスがこの高飽和を可能にすることに注意することが重要です。微細粉末がない場合、エポキシマトリックスは構造的完全性または均質性を失うことなく、この重量を保持できません。
目標に合わせた適切な選択
鉱物エポキシ複合材料の放射線保護を最大化するには、粉末調製の品質に焦点を当ててください。
- 最大の減衰が主な焦点の場合：凝集せずに60 wt.%の濃度に達することができる微細粉末を生成できる処理システムを確保してください。
- 信頼性と一貫性が主な焦点の場合：篩過段階を優先して、狭い特定の粒子サイズ範囲を保証し、それによって均一な分散と662 keV光子に対する予測可能な性能を保証します。
精密な機械加工は、未加工の鉱物を高エネルギー放射線に対する洗練されたバリアに変える、遮蔽性能の基盤として機能します。
概要表：
| プロセス段階 | 遮蔽における機能 | 性能への影響 |
|---|---|---|
| 粉砕 | 未加工鉱石を微細粉末に還元 | エポキシマトリックスへの高60 wt.%充填を可能にする |
| 篩過 | 狭い粒子サイズ分布を保証 | 均一分散を保証し、空隙を排除する |
| 混合 | 鉱物とエポキシ樹脂を統合する | 高エネルギー光子の減衰を最大化する |
| 品質管理 | 粒子範囲の一貫性を維持する | 信頼性の高い、予測可能な放射線保護を保証する |
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参考文献
- Edyta Słupek, Jacek Gębicki. New generation of green sorbents for desulfurization of biogas streams. DOI: 10.21175/rad.abstr.book.2023.17.3
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Solution ナレッジベース .
