Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 132 Матеріалознавство галузі знань 13 Механічна інженерія. – Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, Харків, 2023.Дисертація присвячена питанням отримання пластмасових сцинтиляторів на основі полістиролу великих габаритів з однорідними оптичними та сцинтиляційними властивостями.Створено пластмасові сцинтилятори підвищеної прозорості з однорідними оптичними властивостями. Отримані пластмасові сцинтилятори мають мінімальну кількість оптичних дефектів у вигляді свілей, технічна довжина затухання для зразків пластмасового сцинтилятору на основі полістиролу розміром 50х1000 мм складає 2 ÷ 2,3 м. Також, отримані результати показують покращення мінімальної активності, що детектується, при опроміненні гама-квантами з енергією 59,2 кеВ від джерела іонізуючого випромінювання 241Am на 30 ÷ 35 % для сцинтиляторів розміром 50х250х1000 мм. Визначено умови для отримання таких пластмасових сцинтиляторів.Також були отримано пластмасові сцинтилятори з низьким рівнем внутрішніх напружень за рахунок температурної термообробки та за рахунок антиадгезійного покриття форми для полімеризації. Це дозволило отримати однорідність спаду світлового сигналу на рівні 2 ÷ 3 % для пластмасового сцинтилятору розміром 50х1000 мм. Також було отримано нейтрончутливий великогабаритний пластмасовий сцинтилятор на основі полістиролу розміром 100х110 мм з коефіцієнтом нейтрон-гама дискримінації на рівні 1,9.У ході проведення дослідження за темою дисертаційної роботи було отримано наступні результати:1.?Промодельовано конвекційний рух реакційної маси у процесі полімеризації стиролу. Обчислено залежність швидкості конвекційного руху реакційної маси від ширини ампули. Показано, що зміна ширини ампули з 600 мм до 300 мм дозволяє зменшити швидкість руху реакційної маси на 20 %. Зміна ширини ампули з 600 мм до 60 мм дозволяє зменшити швидкість руху реакційної маси в 10 разів2.?Показано, що при зменшенні ширини шару реакційної маси стиролу з 500 ÷ 600 мм до 60 ÷ 80 мм при градієнті температур 3 ÷ 5 °С оптична неоднорідність, оцінена за наявністю дефектів у вигляді cвілей, зменшується з 1-ї до 5-ї категорії, технічна довжина ослаблення світлового сигналу довгомірних сцинтиляторів зростає на 10 ÷ 25 %. Мінімальна активність, що детектується, при опроміненні джерелами іонізуючого випромінювання 241Am з енергією гама-квантів 59,2 кеВ та 137Cs з енергією гама-квантів 662 кеВ, поліпшується на 30 ÷ 35 %.3.?Відпрацьовано метод експрес-перевірки якості п-Терфенілу, який на етапі доочистки чи вхідного контролю дозволяє визначати придатність п-Терфенілу для виготовлення пластмасового сцинтилятору. Показано, що п-Терфеніл, придатний для отримання ПС, повинен мати показник кольоровості розплаву за платино-кобальтовою шкалою не більше 10 одиниць Хайзена.4.?Запропоновано температурні режими термообробки заготовок сцинтиляторів для отримання однорідних оптичних характеристик. Показано, що в результаті термообробки при температурі 100 ºС впродовж 12 годин неоднорідність розподілу відносного світлового виходу вздовж пластмасового сцинтилятору на основі полістиролу розміром 50х1000 мм зменшується з 10 ÷ 18 % до 3 %.5.?Запропоновано антиадгезійне покриття на основі політетрафторетилену внутрішньої поверхні металевих або скляних форм для отримання пластмасових сцинтиляторів (у тому числі нейтрончутливих пластмасових сцинтиляторів з високим вмістом активуючої добавки), яке дозволяє знизити внутрішні напруження, обумовлені контактною адгезією між пластмасовим сцинтилятором та поверхнею форми з 2,7 МПа до 0,6 МПа, що зменшує неоднорідність розподілу значення відносного світлового виходу вздовж довгомірного сцинтилятору до 3 %.6.?Визначено, що зразки пластмасових сцинтиляторів розміром 50х1000 мм з категорією свільності 5 та рівнем внутрішніх напружень менш ніж 0,55 МПа мають технічну довжину ослаблення світлового сигналу 2,3 ÷ 2,5 м.Наукові результати, що були отримані вперше:1.?Промодельовано залежність поводження конвекційних потоків реакційної маси при отриманні сцинтиляційної композиції на основі полістиролу від ширини форми для полімеризації, що дозволяє визначати наявність оптичної неоднорідності у вигляді свілей в об'ємі сцинтилятору.2.?Визначено умови отримання довгомірних пластмасових сцинтиляторів без свілей. Показано, що при зменшенні ширини шару реакційної маси при полімеризації стиролу з 600 ÷ 500 мм до 60 ÷ 80 мм при градієнті температур 3 ÷ 5 °С технічна довжина ослаблення світлового сигналу для довгомірних сцинтиляторів на основі полістиролу зростає на 10 ÷ 25 %.3.?Запропоновано температурні режими термообробки для довгомірних заготовок пластмасових сцинтиляторів. Визначено, що додаткова термообробка заготовок пластмасового сцинтилятору при температурі 100 °С зменшує неоднорідність розподілу показника відносного світлового виходу вздовж довгомірного сцинтилятору з 18 % до 3 %.^UThesis for obtaining the scientific degree of a Doctor of Philosophy by Programme Subject Area 132 Material Science of the Field of Study 13 Mechanical Engineering. – Institute for Scintillation Materials of National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv, 2023. The thesis is devoted to the issues of obtaining large-size polystyrene based plastic scintillators with uniform optical and scintillation properties.Plastic scintillators of higher transparency with uniform optical properties were developed. The obtained plastic scintillators have a minimum quantity of optical defects in the form of striae, technical attenuation length is 2÷2.3 m for samples of polystyrene based plastic scintillators dimensions 501000 mm. Also, the obtained results show an improvement of the minimum detection activity during irradiation with gamma quanta with an energy of 59.2 keV from a 241Am ionizing radiation source by 30 ÷ 35 % for scintillators dimensions 502501000 mm. The conditions for obtaining such plastic scintillators were defined. Plastic scintillators with a low level of internal stresses were also obtained due to temperature heat treatment and due to applying anti-adhesive coating to the polymerization mold. This made it possible to obtain the light signal decay uniformity at the level of 2÷3 % for a 501000 mm plastic scintillator. In addition, a neutron-sensitive large-size polystyrene based plastic scintillator dimensions 100110 mm was obtained with the n/γ discrimination coefficient at the level of 1.9.During the research on the topic of the thesis, the following results were obtained:1.?The convection movement of the reaction mass during styrene polymerization was modeled. The dependence of the speed of the convection movement of the reaction mass on the ampoule width was calculated. It was shown that changing the width of the ampoule from 600 mm to 300 mm allows reducing the speed of the movement of the reaction mass by 20 %. Changing the width of the ampoule from 600 mm to 60 mm allows reducing the speed of the movement of the reaction mass by 10 times.2.?It was shown that with a reduced width of the layer of the styrene reaction mass from 500÷600 mm to 60÷80 mm and a temperature gradient of about 3÷5 °С, optical non-uniformity assessed by the presence of defects in the form of striae decreases from the 1st to the 5th category, technical attenuation length of the light signal of long scintillators increases by 10÷25 %. The minimum detection activity during irradiation with 241Am ionizing radiation source with gamma quanta energy of 59.2 keV and 137Cs ionizing radiation source with gamma quanta energy of 662 keV improves by 30÷35 %.3.?A method of express quality control for p-Terphenyl was developed, which, at the stage of post-cleaning or incoming control, allows determining the suitability of p-Terphenyl for the production of plastic scintillator. It was shown that the p-Terphenyl suitable for the production of PS must have a melt color index on the platinum-cobalt scale of no more than 10 Hazen units.4.?Temperature regimes for heat treatment scintillator blanks to obtain uniform optical characteristics were proposed. It was shown that as a result of an heat treatment at a temperature of 100 ºС for 12 hours, the non-uniformity of the relative light output distribution along a polystyrene based plastic scintillator dimensions 501000 mm decreases from 10÷18 % to 3 %.5.?An anti-adhesive coating based on polytetrafluoroethylene for the inner surface of metal or glass molds for production of plastic scintillators (including neutron-sensitive plastic scintillators with a high content of activating additive) was proposed, which allows reducing internal stresses caused by the contact adhesion between the plastic scintillator and the surface of the mold from 2.7 MPa to 0.6 MPa, which reduces the non-uniformity of the relative light output distribution along a long scintillator to 3 %.6.?It was determined that plastic scintillator samples dimensions 501000 mm with striae category 5 and an internal stress level of less than 0.55 MPa have a technical attenuation length of the light signal of 2.3÷2.5 m.Scientific results obtained for the first time:1.?The dependence of the behavior of the convection flows of the reaction mass during the production of polystyrene based scintillation composition on the width of the polymerization mold was modeled, which allows determining the presence of optical non-uniformity in the form of striae in the scintillator’s volume.2.?The conditions for obtaining long plastic scintillators without striae were determined. It was shown that with a reduced width of the layer of the reaction mass during styrene polymerization from 600÷500 mm to 60÷80 mm at a temperature gradient of 3÷5 °C, technical attenuation length of the light signal of long polystyrene based scintillators increases by 10÷25 %.