[發(fā)明專利]一種具有中子屏蔽效果的復(fù)合屏蔽材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310092035.8
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103198871A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳榮俊;譚冰;王益元;許滸;李曉玲;陳艷;蔡濤;郭智榮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號: G21F1/10
• 分類號: G21F1/10
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所 42208
• 代理人: 吳曉穎;馮衛(wèi)平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有中子屏蔽效果的復(fù)合屏蔽材料，用于各類反應(yīng)堆、加速器、同位素放射源等領(lǐng)域的中子屏蔽。

背景技術(shù)

隨著核電、核動力船舶、輻照加工、無損檢測、放射治療等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，高能輻射射線已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、科研、軍事等多個(gè)領(lǐng)域，由此帶來的輻射安全與防護(hù)問題越來越重要。

常用的中子屏蔽材料有水、石墨、聚乙烯、混凝土等低原子序數(shù)或含氫量高的材料。傳統(tǒng)的、單一的屏蔽材料屏蔽效果有限，需要大量的屏蔽材料才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的屏蔽效果。

目前核輻射屏蔽材料的發(fā)展趨勢是采用復(fù)合型屏蔽材料，具體來說是在基體材料中添加增強(qiáng)相粒子、功能粒子等以提高材料的強(qiáng)度、韌性、耐熱、抗輻照以及屏蔽性等多方面性能，進(jìn)而獲得高性能的核輻射屏蔽材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有中子屏蔽效果的復(fù)合屏蔽材料，該材料具有屏蔽性能好、抗輻照性強(qiáng)、力學(xué)性能佳等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的。

???一種具有中子屏蔽效果的復(fù)合屏蔽材料，該材料各組分按質(zhì)量比為：聚乙烯91份，碳化硼6份，加工助劑3份。

???在上述技術(shù)方案中，所述聚乙烯為基體材料，分子式為(CH₂)_n，含氫量高，約為14.3%。

???碳化硼為熱中子吸收劑，分子式為B₄C，硼元素為天然豐度的硼，其中熱中子吸收的有效成份¹⁰B約占B元素含量的20%，由于使用天然豐度的硼，因此該復(fù)合屏蔽材料的經(jīng)濟(jì)性可得以保證。

????加工助劑為偶聯(lián)劑、抗老劑、熱塑性彈性體等的并用，通過加入這些加工助劑，可控制該復(fù)合屏蔽材料的力學(xué)性能。

本發(fā)明復(fù)合屏蔽材料具有較好的中子屏蔽效果，5cm厚度可使快中子（能量為1MeV）劑量率降低71.12%，使中能中子（能量為0.1MeV）劑量率降低94.08%，使慢中子（能量為1eV）劑量率降低91.88%。而同樣厚度的單一屏蔽材料聚乙烯，所對應(yīng)的屏蔽效果分別為，快中子（能量為1MeV）劑量率降低69.96%，中能中子（能量為0.1MeV）劑量率降低88.86%，慢中子（能量為1eV）劑量率降低67.59%。可見該復(fù)合屏蔽材料相對于單一的聚乙烯屏蔽材料，在經(jīng)濟(jì)性、力學(xué)性能不受影響的前提下，對各能中子特別是中能以下的中子的屏蔽效果更優(yōu)，可廣泛用于各類反應(yīng)堆、加速器、同位素放射源等領(lǐng)域的中子屏蔽，具有廣闊的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

本發(fā)明復(fù)合屏蔽材料由基體材料、熱中子吸收劑和加工助劑組成。其中基體材料為聚乙烯，熱中子吸收劑為碳化硼，加工助劑為偶聯(lián)劑、抗老劑、熱塑性彈性體等并用。本發(fā)明用于核輻射中子場的屏蔽防護(hù)，屏蔽性能好，經(jīng)濟(jì)且易加工，能滿足核輻射屏蔽設(shè)計(jì)的要求，適用于各類反應(yīng)堆、加速器、同位素放射源等領(lǐng)域的中子屏蔽。

本實(shí)施例是按質(zhì)量比將聚乙烯顆粒與偶聯(lián)劑混合進(jìn)行活化處理，提高材料之間的相容性等。熔融混合后依次加入碳化硼和其它加工助劑，混合均勻、放料、模壓成型，得到具有中子屏蔽效果的復(fù)合屏蔽材料的實(shí)驗(yàn)樣品。

表1為實(shí)驗(yàn)樣品對中子的屏蔽性能。

表1

表2為聚乙烯板對中子的屏蔽性能。

表2