[發明專利]一種生物屏蔽墻的有效夾層、生物屏蔽墻及單元

在審

• 申請號: 201910738505.0
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110379530A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 劉娟娟;張紅霞;程鵬;汪晉辰;徐大業;鮑威;李君峰;沈文瑋
• 申請（專利權）人: 中國人民大學
• 主分類號: G21F1/12
• 分類號: G21F1/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉小娟

本發明涉及一種生物屏蔽墻的有效夾層、生物屏蔽墻及單元。所述生物屏蔽墻的有效夾層依次包括含硼橡膠層、鉛銻合金板材層和含硼聚乙烯板材層，工作時上述各層依序疊放，含硼橡膠層最靠近輻射源，其中，所述含硼橡膠層的材料為硼含量為3％?5％的橡膠；所述鉛銻合金板材層的材料為銻含量為3％?5％的鉛銻合金；所述含硼聚乙烯板材層的材料為硼含量為3％?10％的聚乙烯。本發明可以有效地屏蔽實驗過程中產生的雜散中子和伽馬射線，適用于實驗空間緊湊的中子譜儀的生物屏蔽墻，易安裝、易無損拆卸，便于遷移、重復使用，尤其適用于強磁場樣品環境和極化中子實驗的中子譜儀的生物屏蔽墻。

技術領域

本發明涉及生物屏蔽技術領域，具體涉及一種生物屏蔽墻的有效夾層、生物屏蔽墻及生物屏蔽墻單元。

背景技術

近幾年隨著國家發展大科學裝置，中國先進研究堆CARR、中國綿陽研究堆CMRR、中國散裂中子源CSNS等中子源的快速發展，中子散射譜儀的建設也日趨增多，因此對生物屏蔽墻的要求也日益增多。

中子散射譜儀通常是用中子導管將中子引導到導管大廳后，在各條導管束線上分別建立多臺譜儀。在利用中子散射譜儀進行中子散射實驗的過程中通常會產生大量雜散中子和伽馬射線，有效的屏蔽防護措施不僅可以確保實驗操作人員的安全，也可以減少對相鄰儀器的影響。同時為了在導管大廳搭建盡可能多的儀器，屏蔽墻的占地空間應盡可能的少，因此緊湊型的屏蔽防護非常必要。

另外，隨著現代科學的發展，中子散射實驗對極端樣品環境(尤其是強磁場樣品環境)和極化中子實驗的使用日益增多。當使用強磁場樣品環境時，磁體周圍會產生雜散磁場，這就要求強磁場樣品環境周圍一定范圍內不可有磁性物質；當進行極化中子散射實驗時，需要使用引導磁場對中子進行極化，為保證引導磁場不受干擾要求周圍環境無磁。

現有技術中，重混凝土既能屏蔽中子又能屏蔽伽馬射線，被廣泛地應用于中子屏蔽材料。這種傳統的重混凝土澆鑄的屏蔽墻中往往含有大量的磁性元素，且體積龐大。近年來，也有一些屏蔽裝置采取含硼聚乙烯與重混凝土相結合的屏蔽結構，但占地空間仍較大，不適用于實驗空間緊張的譜儀。

其他屏蔽裝置，如鋼板與含硼聚乙烯板組成的對開屏蔽門或懸掛平移門、碳化硼面板組成的屏蔽墻等，因不能同時有效屏蔽中子和伽馬輻射或自身結構復雜等因素不能滿足要求。在復雜的輻射環境下，高效可靠的生物屏蔽墻需要合理地選擇中子屏蔽材料和伽馬射線屏蔽材料，并合理設計各屏蔽層厚度及排布順序。

發明內容

本發明設計了一種無磁的、緊湊型的、易拆易安裝的、可移動的、可重復使用的、能有效屏蔽中子和伽馬射線的中子散射譜儀生物屏蔽墻，可廣泛適用于復雜輻射環境下的中子譜儀的生物屏蔽，尤其是冷中子極化譜儀和使用強磁場極端樣品環境的譜儀的生物屏蔽。

本發明設計的生物屏蔽墻采取了“中子屏蔽材料+伽馬射線屏蔽材料+中子屏蔽材料”的夾層結構。

具體地，本發明的生物屏蔽墻的有效夾層依次包括含硼橡膠層、鉛銻合金板材層和含硼聚乙烯板材層，工作時上述各層依序疊放，其中，

所述含硼橡膠層的材料為硼含量為3％-5％的橡膠；

所述鉛銻合金板材層的材料為銻含量為3％-5％的鉛銻合金；

所述含硼聚乙烯板材層的材料為硼含量為3％-10％的聚乙烯。

本發明還提供一種生物屏蔽墻，包括前面板、后面板和上述的有效夾層，所述前面板疊放于所述含硼橡膠層的外表面，所述后面板疊放于所述含硼聚乙烯板材層的外表面。前面板為靠近輻射源面，后面板為遠離輻射源面。前、后面板主要用于固定和保護屏蔽墻有效屏蔽材料，含硼橡膠主要用于初步吸收中子，鉛銻合金主要用于吸收伽馬射線，含硼聚乙烯板材是進一步吸收中子的材料。