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耐辐射抗溃散型磷酸钙骨水泥的制备与性能研究

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耐辐射抗溃散型磷酸钙骨水泥的制备与性能研究

作者：唐辰屿华南理工大学

学位级别：硕士

磷酸钙骨水泥(CPC)由于其具有可注射性、可塑型性、原位自固化、良好的生物相容性和骨传导性等特性在骨修复材料领域具有重要的应用价值。但是CPC由于抗溃散性较差限制了其良好的应用前景,针对CPC抗溃散性能差的缺点,可以通过引入一些... 详细信息

磷酸钙骨水泥(CPC)由于其具有可注射性、可塑型性、原位自固化、良好的生物相容性和骨传导性等特性在骨修复材料领域具有重要的应用价值。但是CPC由于抗溃散性较差限制了其良好的应用前景,针对CPC抗溃散性能差的缺点,可以通过引入一些天然高分子材料改善,但是磷酸钙骨水泥产品通常采用γ射线辐射方式灭菌,因此很容易使一些常用的高分子抗溃散剂发生降解反应,使其抗溃散性显著性降低。本研究分别通过添加槐豆胶(LBG)、沙蒿籽胶(ASKG)以及无菌聚丙烯酸钠溶液对CPC经辐射灭菌后仍能保持良好的抗溃散性进行研究。对辐射前后的LBG和ASKG的化学组成、晶体结构、表面形貌和分子量以及辐射聚合生成的无菌聚丙烯酸钠溶液的化学组成、聚合度和粘均分子量进行了系统的研究。在此基础上,系统研究了改性后的CPC的组成、结构、理化性能和生物学性能,并探讨了改性CPC的耐辐射抗溃散机理。为了探讨辐射对LBG改性CPC性能的影响,将经过γ射线辐射前后不同含量的LBG粉体添加到CPC固相粉体中均匀混合。γ射线辐射对LBG的分子结构、表面形貌和晶体结构并没造成明显影响,而LBG的流变性和分子量略微下降。研究表明,辐射前后LBG粉体的加入都能显著提高CPC的抗溃散性,且CPC溃散量随LBG含量的提高而不断下降。加入辐射后的LBG粉体能够显著提升CPC膏体的可注射性,对CPC的凝结时间、孔隙率、物相和显微结构形貌没有造成明显影响,但抗压强度有所下降。辐射后LBG的加入增强了CPC的表面电负性,促进了改性CPC对LSZ蛋白的吸附能力,而抑制了对BSA蛋白的吸附能力。辐射后LBG的加入不影响改性CPC的生物学性能,且低含量(0.5 wt%)的LBG能促进细胞增殖和细胞后期的成骨分化。为了探讨辐射对ASKG改性CPC性能的影响,将经过γ射线辐射前后不同含量的ASKG粉体添加到CPC固相粉体中均匀混合。γ射线辐射对ASKG的分子结构、表面形貌和晶体结构并没造成明显影响,而ASKG的流变性和分子量略微下降。研究表明,辐射前后ASKG粉体的加入都能显著提高CPC的抗溃散性,且CPC溃散量随ASKG含量的提高而不断下降。加入辐射后的ASKG能够显著提升CPC膏体的可注射性,且对CPC的凝结时间、孔隙率、物相和显微结构形貌没有造成明显影响,但抗压强度有所下降。辐射后ASKG的加入不影响改性CPC的生物学性能,且低含量(0.5 wt%)的ASKG能促进细胞增殖和细胞后期的成骨分化。利用γ射线辐射对丙烯酸钠溶液产生的聚合作用制备出一种无菌聚丙烯酸钠溶液可用于起抗溃散作用的磷酸钙骨水泥固化液。其中,为了通过γ射线辐射实现丙烯酸钠溶液的聚合化,将不同浓度的单体丙烯酸溶液和氢氧化钠溶液按照100%的中和度混合。辐射聚合制备的无菌聚丙烯酸钠溶液的粘均分子量和粘度随着丙烯酸单体浓度的增大而提高,并且辐射引发聚合的方法转化率高,单体残留量少。使用无菌聚丙烯酸钠溶液作为CPC固化液能显著提高CPC的抗溃散性,且随着丙烯酸单体浓度的提高CPC的溃散量下降,CPC膏体的粘度也增大。使用无菌聚丙烯酸钠溶液作为CPC固化液能显著提升CPC膏体的可注射性,且对CPC的凝结时间、孔隙率、物相和显微结构形貌没有造成明显影响,但抗压强度明显下降。使用无菌聚丙烯酸钠溶液作为CPC的固化液不影响m BMSCs在CPC上的粘附和增殖,且单体丙烯酸溶液浓度为80%聚合得到的无菌聚丙烯酸钠溶液能显著促进细胞后期的成骨分化。

关键词：磷酸钙骨水泥耐辐射抗溃散槐豆胶沙蒿籽胶聚丙烯酸钠溶液

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核设施退役场景中耐辐射机器人应用设计

核电子学与探测技术 2022年第6期42卷 992-999页

作者：韩毅王川王超池晓淼梁润成李国栋陈法国沈华亚孙岩松中国辐射防护研究院太原030000 核电运行研究(上海)有限公司上海200000 中核核电运行管理有限公司嘉兴314000

在核设施退役场景中采用机器人替代人员执行相关操作是一种必要且有效的技术手段,核工业机器人设计中的核心技术难点是提高电子学系统在强辐射场所中的耐辐射性能.本文基于耐辐射加固与剂量管理方法,提出了一种在强辐射场所中可以兼顾... 详细信息

在核设施退役场景中采用机器人替代人员执行相关操作是一种必要且有效的技术手段,核工业机器人设计中的核心技术难点是提高电子学系统在强辐射场所中的耐辐射性能.本文基于耐辐射加固与剂量管理方法,提出了一种在强辐射场所中可以兼顾可达性、可靠性、耐辐射性能和经济性的机电一体化设备耐辐射加固方法;并耦合全景源项搜寻、辐射探测、智能路径规划、越障与稳定控制、自动化场所与辐射热点去污等技术,集成设计了一款适用于核设施退役场所的智能辐射探测与去污机器人.

关键词：核设施退役机器人耐辐射

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移动式磁谐振耐辐射无线输电系统的研制

移动式磁谐振耐辐射无线输电系统的研制

作者：方馨电子科技大学

学位级别：硕士

在解决矿井、水下、核环境等特殊场景中的移动用电设备充电需求时,无线输电技术具有便捷、安全、可靠等优点。但无线输电系统的输电性能受到输电距离、工作频率、负载等因素影响,当系统参数发生变化时,输出功率和效率可能迅速降低。应... 详细信息

在解决矿井、水下、核环境等特殊场景中的移动用电设备充电需求时,无线输电技术具有便捷、安全、可靠等优点。但无线输电系统的输电性能受到输电距离、工作频率、负载等因素影响,当系统参数发生变化时,输出功率和效率可能迅速降低。应对移动状态的用电设备时,由于用电设备与电源端的相对位置不断在变化,引起系统等效参数改变,从而可能导致输出功率和传输效率迅速降低。因此本文针对移动设备的无线充电需求,提出了一种移动式磁谐振无线输电系统。首先构建了谐振系统的电路互感模型,分析了工作频率、互感和负载对系统输出功率和效率的影响,为后续硬件电路设计与优化提供了理论支撑。在硬件系统设计中,本文对E类功放的电路拓扑进行了研究,分析了旁路电容、扼流电感和等效负载对系统工作效率的影响,对功放进行了参数优化设计。接着根据线圈的数学模型分析了谐振线圈的半径、匝数、线径等对系统输出功率和效率的影响,对线圈进行了参数优化设计。接着对移动负载在充电过程中由于线圈相对位置变化导致系统失谐,致使系统传输性能恶化的问题进行了研究,并针对此问题提出了基于发射电流的频率追踪控制策略。本文搭建了移动式无线输电实验平台,通过多组实验对系统的距离特性、偏移特性、频率分裂现象进行了验证,并通过对比实验验证了本文所提出的控制方案可以提高了系统的输出功率与效率。系统最佳传输距离达20 cm,最大效率可达70%以上。最后,本文还为无线输电系统设计了耐核辐射外壳,使得该系统能够具有在核辐射环境下正常工作的能力。

关键词：磁耦合谐振移动式无线输电频率追踪控制耐辐射

基于三维电磁线圈的耐辐射水下机器人定位系统研究

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基于三维电磁线圈的耐辐射水下机器人定位系统研究

作者：王超凡电子科技大学

学位级别：硕士

核电水池在核电站承担着处理核燃料的重任,如果发生核泄漏将容易引发核事故。采用人工方式进行处理存在效率低、对操作人员健康有危害等缺点。因此开展可代替人工作业的水下机器人研究具有重要的现实意义。水下机器人在核电水池工作时... 详细信息

核电水池在核电站承担着处理核燃料的重任,如果发生核泄漏将容易引发核事故。采用人工方式进行处理存在效率低、对操作人员健康有危害等缺点。因此开展可代替人工作业的水下机器人研究具有重要的现实意义。水下机器人在核电水池工作时通常要知道自身的位置以便于检测和回传数据。而传统的水声定位技术,水下激光定位技术和水下电磁波定位技术存在着带宽低、不耐辐射、工作范围小等缺点,难以满足核电水池的实际应用。水下无线磁感应定位技术作为一种新的技术手段,能够更好实现核电水池机器人的作业。本文针对水下机器人定位和通信的需求,研究了水下无线磁感应定位通信的相关理论和方法,并搭建了线圈磁偶极子模型和磁感应通信系统模型。同时研究了水下磁感应信号的传输特性,对涡流损耗和路径损耗进行了仿真分析。针对收发线圈的位置和方向可能出现偏移导致定位能力下降的情况,论文对单向和三维线圈的定位可靠性进行了分析,证明三维线圈的定位可靠性更高。同时提出了一种基于三维线圈接收电压与接收线圈位置和角度的数学关系模型,根据接收电压大小可以计算出接收线圈的位置和角度。之后采用非线性优化算法对定位数据处理,减少了位置和角度偏差,提高了定位精度。针对于水下单个三维线圈的定位范围十分有限的现象,论文研究了水下多基站无线磁感应定位系统,分析了不同数量的基站对空间中磁感应强度分布的影响。同时设计了一种新的基站布局方式实现定位范围全覆盖,提出了基于能量优化的水下多基站控制策略,通过控制策略进行基站的开关切换在完成水下机器人定位的同时又减少了能量浪费。最后,本文搭建了水下磁感应定位和通信实验平台,对系统的收发线圈和硬件电路进行设计制作,分别在空气和水中进行了无线磁感应定位测试和通信测试,验证了理论分析。对收发线圈在核辐射环境中进行实验,验证了系统可以在核辐射环境下正常工作。

关键词：核电水池机器人三维磁场定位水下磁通信多基站分布耐辐射

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耐辐射优质石英晶体的生长

人工晶体学报 2006年第3期35卷 666-668,659页

作者：姜付义杜伟秦连杰翟剑庞杨长红陈焕矗韩建儒山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100 烟台大学环境与材料工程学院烟台264005

在水热条件下,我们利用三次再结晶的方法,生长了耐辐射优质石英晶体。随着再结晶次数的增加,晶体中的杂质浓度和缺陷浓度明显降低,晶体的耐辐射性能明显提高。

关键词：石英晶体耐辐射水热生长

Microchip推出面向低地球轨道空间应用的耐辐射电源管理器件

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世界电子元器件 2023年第2期 38-39页

空间系统开发人员可以利用基于熟悉的塑料COTS器件的耐辐射器件,快速开发电源管理系统的原型和最终设计低地球轨道(LEO,高度低于约1200英里)的商业化正在改变太空探索和卫星通信。要使卫星成功运行并到达预定轨道,必须选择能够承受恶劣... 详细信息

空间系统开发人员可以利用基于熟悉的塑料COTS器件的耐辐射器件,快速开发电源管理系统的原型和最终设计低地球轨道(LEO,高度低于约1200英里)的商业化正在改变太空探索和卫星通信。要使卫星成功运行并到达预定轨道,必须选择能够承受恶劣太空环境的元件。在现有耐辐射产品组合的基础上,Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)今日宣布推出首款商用现货(COTS)耐辐射电源器件MIC69303RT 3A低压差(LDO)稳压器。

关键词：低地球轨道电源管理系统空间应用太空探索太空环境耐辐射系统开发人员低压差

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耐辐射无卤阻燃线缆材料的制备

塑料工业 2012年第7期40卷 124-126,130页

作者：黄科凌莉张婧刘思阳陈屿恒赵星陈竹平彭朝荣四川省原子能研究院四川成都610101

将氢氧化镁/红磷/乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)体系作为无卤阻燃材料主体,通过加入蒙脱土(MMT)和耐辐射助剂共混制备复合材料,以减小红磷用量,降低成本,增强材料的阻燃性能和耐辐射性能。重点考察了蒙脱土对复合材料的拉伸性能、阻燃性能... 详细信息

将氢氧化镁/红磷/乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)体系作为无卤阻燃材料主体,通过加入蒙脱土(MMT)和耐辐射助剂共混制备复合材料,以减小红磷用量,降低成本,增强材料的阻燃性能和耐辐射性能。重点考察了蒙脱土对复合材料的拉伸性能、阻燃性能、加工流动性的影响。另一方面,研究了双酚类抗氧剂对材料耐辐射性能的影响。结果表明,材料的拉伸性能、阻燃性能、耐辐射性能达到核电站线缆要求。

关键词：乙烯-醋酸乙烯共聚物蒙脱土(MMT) 无卤阻燃耐辐射

耐辐射丝状真菌F161的分离鉴定及其对锶的吸附特性

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新疆农业科学 2021年第5期58卷 882-892页

作者：张丽娟唐琦勇谢玉清顾美英王博朱静宋素琴黄伟张志东王玮新疆农业科学院微生物应用研究所/新疆特殊环境微生物实验室乌鲁木齐830091

【目的】鉴定分离自新疆某辐射污染区的丝状真菌F161,研究其吸附锶特性。【方法】采用形态学观察、分子生物学鉴定及碳源利用实验鉴定菌种;采用压力试验和吸附试验研究特性,对锶的吸附测定采用ICP-MS,对放射性90锶的吸附的测定采用液闪... 详细信息

【目的】鉴定分离自新疆某辐射污染区的丝状真菌F161,研究其吸附锶特性。【方法】采用形态学观察、分子生物学鉴定及碳源利用实验鉴定菌种;采用压力试验和吸附试验研究特性,对锶的吸附测定采用ICP-MS,对放射性90锶的吸附的测定采用液闪检测仪。【结果】菌株F161鉴定为青霉属真菌;菌株F161能够耐受10 KGy剂量的钴源照射,对重金属离子Cr3+、Zn2+、Co2+、Pb2+、Hg2+均有较高耐受性。在pH 7.0,28℃下,伴随生长3~4 d,F161对Sr2+吸附效率最高能达到36.67%,对放射性90锶的吸附率为49.45%。【结论】F161是1株对放射性核素污染具有修复能力的土著丝状真菌,在有较高的重金属离子混合污染的放射性环境中具有一定的修复应用潜力。

关键词：耐辐射青霉放射性核素锶生物吸附