Bei Kernkraftwerken, Teilchenphysik, Fusion, medizinischer Bestrahlung und wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen hängt die Polymerauswahl von mehreren Faktoren ab, die über das bloße Überleben der Strahlenexposition hinausgehen. Ingenieure müssen Faktoren wie folgende berücksichtigen: Gesamtdosis der ionisierenden Strahlung, Neutronenstrahlung, Widerstand, Gammastrahlungsbeständigkeit, Vakuumkompatibilität, geringe Ausgasung, Erhalt der mechanischen Eigenschaften nach Bestrahlung, chemische Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit. Sobald diese Faktoren berücksichtigt wurden, steht eine breite Palette strahlenresistenter technischer Polymere zur Verfügung, die für nukleare und wissenschaftliche Anwendungen geeignet sind.
PEEK (Polyetheretherketon)-Bauteile gelten aufgrund ihrer vielen entscheidenden Vorteile als der am besten geeignete technische Kunststoff für Strahlungsumgebungen. Sie weisen eine hohe Beständigkeit gegenüber Gammastrahlung, eine hervorragende Leistung bei Neutronenstrahlung auf, behalten ihre Festigkeit nach hohen Strahlendosen, haben eine sehr geringe Ausgasung, eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und eignen sich für Ultrahochvakuumsysteme. Typischerweise werden PEEK-Befestigungselemente in Teilchenbeschleunigern, nuklearen Instrumenten, Reaktorkomponenten und Vakuumsystemen eingesetzt. PEEK ist eine gute Allround-Wahl für Projekte, die strukturelle strahlenresistente Komponenten erfordern.
Ein weiteres Polymer, das eine hohe Strahlungstoleranz bietet, ist Polyimid (PI). Es besitzt eine außergewöhnliche Strahlungsstabilität, minimale Dimensionsänderungen, eine extrem hohe Temperaturbeständigkeit, hervorragende Vakuumkompatibilität und eine hervorragende Langzeitalterung. Diese Eigenschaften machen es für Anwendungen in Weltraumteleskopen, Fusionsreaktoren, Synchrotronanlagen, wissenschaftlichen Instrumenten und kryogenen Geräten geeignet. PI eignet sich am besten für extreme Temperaturen und sehr hohe Strahlungsumgebungen.
Wenn ein Projekt sowohl Strahlenbeständigkeit als auch eine ausgezeichnete elektrische Isolierung erfordert, besitzt PEI beide Eigenschaften und wäre eine geeignete Wahl. Es hat eine hohe Durchschlagsfestigkeit, eine gute Gammastrahlungsbeständigkeit, ist flammhemmend und hat eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität. Gängige Anwendungen von PEI sind elektrische Steckverbinder, nukleare Steuerungssysteme, medizinische Bildgebung und Gerätegehäuse.
PPS ist ein Polymer, das sowohl chemikalien- als auch strahlenbeständig ist und sich daher für den Einsatz in Pumpen, Ventilen, Fluidhandling und chemischen Prozessen in Nuklearanlagen eignet. Das Material hat eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, eine gute Strahlungstoleranz, eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme und kann stabile Abmessungen beibehalten. Wenn ein starkes Gleichgewicht zwischen Strahlungsbeständigkeit und chemischer Dauerhaftigkeit erforderlich ist, sind PPS-Befestigungselemente am besten geeignet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PEEK aufgrund seines hervorragenden Gleichgewichts aus mechanischer Festigkeit, Strahlungsbeständigkeit und thermischer Stabilität weithin als das beste Allround-Material für Strukturbauteile gilt. Polyimide werden häufig für extremste Temperatur- und Strahlungsbedingungen ausgewählt, während PEI eine hervorragende elektrische Isolierung bietet. PPS bietet eine hervorragende Kombination aus chemischer Beständigkeit und Strahlungsresistenz, wenn diese Eigenschaften in einem Projekt am wichtigsten sind.
