* المكونات الرئيسية لنظام التشعيع لإنتاج المواد المركبة الخاصة
والمكون الثاني هو نظام مراقبة الجرعة والتحكم الذي يتضمن مجسات عالية الحساسية وبرمجيات لرصد مستويات الإشعاع بشكل مستمر، وضبط زمن التعرض، وضمان انتشار الإشعاع بشكل متجانس عبر المادة. وتعد أجهزة قياس الجرعات الصناعية من الأدوات الأساسية في هذا المجال.
المكون الثالث: غرفة التشعيع أو الحجرة المحمية حيث يتم تنفيذ الإشعاع. يجب أن تكون هذه الغرفة مبطنة بجدران من الخرسانة الثقيلة أو الرصاص أو مواد امتصاص النيوترونات لمنع تسرب الإشعاع. يتم تصميم هذه الغرفة مع مراعاة المسافة بين المصدر والمادة، وإمكانية الدوران، ونظام التبريد.
المكون الرابع: نظام النقل الدقيق للقطع داخل بيئة التشعيع. تُستخدم أذرع روبوتية أو أنظمة ناقلة أو وحدات دوارة حسب حجم الإنتاج لضمان نقل دقيق ومستمر.
المكون الخامس: نظام مراقبة السلامة الإشعاعية للعاملين والبيئة، والذي يشمل مقاييس جرعات شخصية، أجهزة إنذار للإشعاع، وأنظمة تهوية خاصة لضمان سلامة بيئة العمل.
وأخيراً، البنية التحتية البرمجية لمحاكاة عمليات التشعيع وتحليل البنية بعد التشعيع تشكل جزءاً لا يتجزأ من هذه الأنظمة. يجمع هذا التكامل بين المكونات إطاراً آمناً وموثوقاً ودقيقاً لاستخدام الطاقة النووية في خدمة هندسة المواد المركبة.
* عملية التشعيع العامة في إنتاج المواد المركبة الخاصة
تتمثل عملية التشعيع لانتاج أو تحسين المواد المركبة الخاصة في صناعات الفضاء والسيارات في مزيج من الهندسة الدقيقة، تخطيط الإشعاع، والرقابة النوعية المستمرة. تبدأ هذه العملية عادة بتصميم المادة المستهدفة: اختيار نوع الراتنج، نوع الألياف المقوية، نسب المكونات والهيكل النهائي المطلوب. يتبع ذلك التحليل الإشعاعي للمادة رقمياً ومحاكاة لتحديد الجرعة المثلى، نوع الإشعاع، والهندسة المثالية.
وفي المرحلة التالية، تدخل مكونات المواد المركبة أو القطع المجمعة بشكل خام أو شبه مطبوخ إلى غرفة التشعيع. يمكن تنفيذ هذه العملية لمعالجة الراتنج النهائية، تحسين التصاق الألياف بالمصفوفة، تقليل المسامية، أو تعديل الخصائص الميكانيكية. عادة ما يتم التشعيع بأشعة غاما بشكل متجانس من عدة اتجاهات، بينما قد يتم تطبيق أشعة النيوترون أو المعجلات بشكل نقطي أو طبقي.
وأثناء عملية التشعيع، تقوم أجهزة قياس الجرعات المثبتة على العينة وداخل الغرفة بقياس كمية الإشعاع الممتص بشكل مستمر وإرسال التقارير إلى النظام المركزي. في حال وجود أي انحراف عن البرنامج المحدد، يتم إيقاف العملية فوراً وإجراء التعديلات اللازمة.
وبعد انتهاء التشعيع، يتم الاحتفاظ بالقطعة لفترة قصيرة داخل غرفة التعادل لضمان الاستقرار الإشعاعي والسلامة البيئية، والتحقق من عدم وجود أي تدهور في الخصائص، ثم يتم إجراء اختبارات ميكانيكية وحرارية ومجهرية وكيميائية لتقييم تأثير التشعيع على المادة. يتم تخزين البيانات الناتجة في قاعدة بيانات المواد واستخدامها لتحسين نماذج التصميم.
ويتيح تكرار هذه الدورة بشكل منهجي ومراقب إمكانية تحسين المواد بدقة لتطبيقات محددة. على سبيل المثال، يمكن أن تكتسب قطعة جناح مركبة فضائية الخصائص المثالية بعد ثلاث مراحل من التشعيع والاختبار. تعتمد هذه العملية على الدقة في التشعيع وأسس علمية آمنة وقابلة للتكرار، مما يحول هندسة المواد من فن إلى علم دقيق.
ثورة المواد المركبة بالتكنولوجيا النووية(5/1)
يتبع…
