[发明专利]一种高分子材料辐射释气评估方法及其应用

说明书

本发明所提供了一种高分子材料辐射释气评估方法及其应用，该高分子材料辐射释气评估方法，通过测量高分子材料在低剂量下的辐射释气产率，可快速评估高分子材料在复杂环境下的总辐射释气量。本发明可核电站或太空领域等含复杂辐射场景下高分子材料的辐射释气潜在安全评估，对于装置内的气氛控制具有重要指导意义。

技术领域

本发明属于高分子材料辐射效应研究，具体涉及一种高分子材料辐射释气评估方法及其应用。

背景技术

随着核技术和空间技术的飞速发展，高分子材料作为一类重要的功能材料被用于多种极端的辐射环境中，例如，硅橡胶材料、环氧树脂、三元乙丙橡胶、高分子纳米复合材料等，在核电站、卫星系统、空间系统、乏燃料后处理等领域有着非常重要的应用。高分子材料的辐射释气在一定程度上决定了装置的服役寿命，尤其在高真空环境下，例如，空间卫星中使用了大量基于高分子材料的密封结构，倘若这些高分子部件因长期空间辐射而不断释放气体，长此以往使得密封区域真空度下降，导致出现飞行故障，将面临重大经济损失。另外，在核电站各系统中使用了大量含高分子材料的部件，有必要评估高分子材料因长期辐射释氢或甲烷而带来的潜在安全性问题。因此，如何快速准确评估材料的辐射释气产量，对其大型装置的完全维护和寿命评估具有重要意义。当前评估高分子材料辐射释气的方法主要在高剂量(10⁴Gy～10⁶Gy)辐照条件进行，然而由于实验周期、项目经费、人员投入等限制，无法在初期的评估过程中实现高剂量辐照下的释气评估。例如，在10^-2Gy/min的低剂量率辐照条件下，剂量达到10⁵Gy则需要约19年，因而无法有效开展评估工作。在近期的研究中，我们发现高分子材料辐射释气与辐照剂量之间具有非常好的线性关系，因此若能够通过低剂量辐照下的数据快速实现高分子材料高剂量下辐射释气量的评估，则可大大缩短评估周期，就可以在实际评估中发挥重要作用，可为大型装置设计、建设、维护提供重要指导。因此，发展快速准确评估高分子材料辐射释气量的方法，对高分子材料在含辐射场景下的实际应用具有重要意义，可为高分子材料的服役寿命评估提供重要支撑。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高分子材料辐射释气评估方法及其应用，可为高分子材料在高剂量等复杂辐射环境下下辐射释气的快速评估提供重要支撑。

本发明具体采用如下技术方案：

本发明的高分子材料辐射释气评估方法具体包括下述步骤：

a)装样：取五份质量相等的高分子材料样品，分别置于五个释气收集装置内，充入目标气氛，密封；

b)辐照：将已装入样品的各样品存储-释气收集装置置于辐照装置中，分别进行不同辐照剂量的处理；

c)样品色谱分析：辐照完成后，将样品存储-释气收集装置与气相色谱仪的负压进样系统连接，开启抽气泵，除去负压进样系统中管路内的残余气体，待负压进样系统中管路内的压力值降至第一压力阈值后，通入惰性气体清洗进样管路；继续利用抽气泵除去管路中的清洗气体，待负压进样系统中管路内的压力值降至第二压力阈值后，打开样品存储-释气收集装置的放气阀，待进样管路中的气压稳定，记录负压进样系统内的当前气体压力、温度，并打开气相色谱仪的进气阀，使样品存储-释气收集装置内的气体进入气相色谱仪，进行各样品进样色谱分析，记录色谱分析结果中样品目标产物的峰面积数据；