Казимиренко Ю. О. Наукові основи проектування та підвищення захисту метал-скляними матеріалами елементів суден для радіоактивних вантажів

Запропоновано, теоретично обґрунтовано та досліджено вирішення науково-технічної проблеми розробки принципово нового наукового підходу до проектування елементів суден і плавучих споруд для радіоактивних вантажів (РАВ), в основу якого покладено дотримання умов теплової безпеки та теорію захисту конструкцій на основі фізико-хімічних процесів створення нових композицій з полі- та ультрадисперсною структурою шляхом поєднання скляних мікросфер і порошків з металами методами спікання та електродугового напилення. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість спікання порожніх скляних мікросфер системи Na2O‒B2O3‒SiO2 з порошками алюмінію. Наукові основи створення нових композицій ґрунтуються на встановлених закономірностях перебування скляних мікросфер і порошків систем Na2O‒B2O3‒SiO2, Na2O‒CaO‒SiO2, K2O‒PbO‒SiO2 у аморфному та кристалічному станах з наступним формуванням полі- та ультрадисперсної структури та ефектом «металізації» скляних включень, що сприятиме підвищенню рентгенозахисних властивостей. Досліджено вплив скляних включень на радіаційну стійкість в умовах γ-випромінювань Со60, міцнісні, теплофізичні, демпфірувальні властивості електродугових покриттів із Св-08Г2С і Св-АМг5, що є підґрунтям для концептуальних положень підвищення комплексного захисту блоків і модулів суден та плавучих споруд для РАВ. Розвинуто метод оцінювання технічного стану суднових композитних конструкцій: поглиблено систему показників якості, розроблено нову інформаційно-пошукову систему та встановлено взаємозв’язок між проектними, технологічними і експлуатаційними факторами. За допомогою застосування розроблених матеріалів та покриттів удосконалено конструкцію модуля біологічного захисту, що дає змогу на 10 % знизити його масу; досліджено напружено-деформований стан шаруватих панелей в умовах короткочасних температурних навантажень у випадках аварійних ситуацій транспортування середньо- і високоактивних РАВ; розроблено нову аналітичну модель функціонування судна з побудовою інформаційної системи завантаженості. Науково обґрунтовано та запропоновано новий підхід до проектування елементів біологічного захисту плавучих споруд, для чого вперше сформульовано і розв’язано у тривимірній спряженій постановці на прикладі суднової цистерни з багатошаровою стінкою стаціонарну задачу про тепловий стан у вантажній зоні, що дає змогу отримувати інформацію про розподіл температур та циркуляцію повітря і обирати раціональну конструкцію блоків за обмеженнями потужності остаточного тепловиділення РАВ. Розроблено технологічні пропозиції щодо ремонтних та експлуатаційних заходів, впровадження конструктивних рішень з використанням нових матеріалів і покриттів. Проаналізовано інноваційну привабливість та визначено економічну ефективність розробок.