CN101916604A

CN101916604A - 一种防护中子辐射的复合屏蔽材料及制备方法

Info

Publication number: CN101916604A
Application number: CN 201010243283
Authority: CN
Inventors: 郭振涛; 贺鹏; 张龙; 石磊; 李铁军; 康兴川; 侯欣鹏; 徐迪; 郑金美; 李淑凤; 鲍矛
Original assignee: BEIJING FUDI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING FUDI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明公开了一种防护中子辐射的复合屏蔽材料，由含锂化合物、富氢化合物和助剂组成混合物，经混合、塑炼、模压、保压及出模等制备工艺处理后制成。本发明对中子射线屏蔽性能优良、吸收中子后不产生俘获γ辐射，有效降低中子辐射的危害，提高人体防护的安全性；广泛应用于核反应堆、核电站、同位素辐射源、加速器等各种中子辐射源的防护。

Description

一种防护中子辐射的复合屏蔽材料及制备方法

所属技术领域

本发明涉及核辐射屏蔽材料制备技术领域，具体是涉及到一种防护中子辐射的复合屏蔽材料及制备方法。

技术背景

在核辐射防护技术领域中，由于放射性装置如核反应堆、放射性同位素以及加速器等在运行过程中都会产生很强的中子辐射，针对中子高穿透性的特点，这就需要采用有效的中子屏蔽防护措施，以确保环境场所人员的安全。中子防护的有效措施之一就是采用合适的屏蔽材料构成防辐射屏蔽体。而防护中子辐射的屏蔽材料的防护性能是至关重要的。传统的中子防护材料对中子辐射屏蔽时，会吸收大量的中子，而在吸收中子的同时，产生俘获中子后会形成次级γ射线，是对人体产生危害的，比如中子防护材料中最常用的富氢元素材料，氢元素对中子具有良好的慢化作用，但对慢化后形成的热中子，氢元素吸收性能较差，热中子扩散相当距离后才被吸收，降低了屏蔽效果。而且当氢元素俘获热中子后，会释放出2.2MeV的γ射线，对于利用中子治疗疾病的医疗设备是不利的，因此通常需要在中子屏蔽材料内添加热中子吸收剂。中子吸收剂一般要求具有较高的中子俘获截面，如¹⁰B(n，α)，具有很大的慢中子吸收截面，但硼俘获反应使产物处于激发态，随后退激而释放出0.48MeV的γ射线，对于某些热中子注量较高的场合，含硼化合物是不适应要求的。金属镉也是一种广泛应用的热中子吸收剂，其对热中子的吸收截面极大，但镉中子俘获后产生的γ辐射大大超过硼元素，其使用环境也收到限制。如何解决中子防护材料对中子辐射屏蔽时产生的次级γ射线，而对人体产生危害，提高人体防护的安全性，是当前本技术领域中急需解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种对于中子射线屏蔽性能优良、吸收中子后不产生俘获γ辐射，有效降低中子辐射的危害，提高人体防护安全性的防护中子辐射的复合屏蔽材料，同时也提供其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防护中子辐射的复合屏蔽材料，其特点是：由含锂化合物、富氢化合物和助剂组成混合物，经制备工艺处理后制成，其中：混合物中各组分含量为：

含锂化合物：70-90％，

富氢化合物：9-30％，

助剂：1％；

以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。

上述所述的含锂化合物包括：碳酸锂、氟化锂、氯化锂、氢氧化锂、硫酸锂或磷酸锂。

上述所述的富氢化合物包括：聚乙烯、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)的共混物。

上述所述的助剂包括：硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、抗氧剂1010、抗氧剂7910。

上述所述防护中子辐射的复合屏蔽材料的制备方法如下，其工艺步骤为：按配比将含锂化合物、富氢化合物、助剂进行混合，使物料混合均匀，然后在温度为120-150℃下塑炼20～30min，然后放入到模具中，在150-190℃的温度条件下，保持模压20～25MPa，保压1-5小时，自然冷却出模。

本发明针对中子辐射防护的需求，采用天然锂元素化合物，通过提高锂元素化合物的含量来提高材料的屏蔽性能，采用含锂化合物和富氢化合物混合，制备出的中子防护屏蔽材料，其原理在于，Li元素(锂元素)俘获热中子后，不发射任何γ射线，反应产物皆处于基态，Li元素主要包含⁶Li元素和⁷Li元素两种同位素，其中⁶Li的中子吸收截面远远大于⁷Li，在吸收热中子方面起主要作用，但天然锂中⁶Li的丰度为15％，对于某些热中子注量很高的区域，要求屏蔽材料既要吸收大量热中子，又要防止产生次级放射，所以经制备工艺提高了屏蔽材料中的⁶Li元素百分含量。高锂化合物含量的复合屏蔽材料对于热中子具有优异的屏蔽性能，且吸收中子后不产生俘获γ辐射，广泛应用于核反应堆、核电站、同位素辐射源、加速器等各种中子辐射源的防护，能有效降低中子辐射的危害，提高人体防护的安全性，保护患者和操作人员的生理健康。适用于中子注量较高且对γ射线本底有严格要求的应用场合，如医疗领域中放射医疗设备的中子防护，例如医院中子照射器(IHNI)及核放射科研领域。

本发明对中子射线屏蔽性能优良、吸收中子后不产生俘获γ辐射，有效降低中子辐射的危害，达到了本发明的目的。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明：

实施例1：

一种防护中子辐射的复合屏蔽材料，由碳酸锂、聚乙烯、助剂组成混合物，经制备工艺处理后制成，其中：混合物中各组分含量为：

碳酸锂：90％，

聚乙烯：9％，

硬脂酸钙：0.5％；

抗氧剂7910：0.5％

以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。

上述所述防护中子辐射的复合屏蔽材料的制备方法如下，其工艺步骤为：按配比将碳酸锂、聚乙烯、硬脂酸钙、抗氧剂7910进行混合，使物料混合均匀，然后在温度为120-150℃下塑炼20～30min，然后放入到模具中，在160-190℃的温度条件下，保持模压20～25MPa，保压4-5小时，自然冷却出模。

实施例2：

一种防护中子辐射的复合屏蔽材料，由氟化锂、聚丙烯和助剂组成混合物，经制备工艺处理后制成，其中：混合物中各组分含量为：

氟化锂：70％，

聚丙烯：29％，

硬脂酸锌：0.5％；

抗氧剂1010：0.5％

以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。

上述所述防护中子辐射的复合屏蔽材料的制备方法如下，其工艺步骤为：按配比将含氟化锂、聚丙烯、硬脂酸锌、抗氧剂1010进行混合，使物料混合均匀，然后在温度为120-150℃下塑炼20～30min，然后放入到模具中，在150-180℃的温度条件下，保持模压20～25MPa，保压1-2小时，自然冷却出模。

实施例3：

一种防护中子辐射的复合屏蔽材料，由氯化锂、乙烯-乙酸乙烯共聚物共混物和助剂组成混合物经制备工艺处理后制成，其中：混合物中各组分含量为：

氯化锂：83％，

乙烯-乙酸乙烯共聚物共混物：16％，

硬脂酸：0.5％

抗氧剂1010：0.5％；

以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。

上述所述防护中子辐射的复合屏蔽材料的制备方法如下，其工艺步骤为：按配比将含氯化锂、乙烯-乙酸乙烯共聚物的共混物、硬脂酸、抗氧剂1010进行混合，使物料混合均匀，然后在温度为120-150℃下塑炼20～30min，然后放入到模具中，在170℃的温度条件下，保持模压20～25MPa，保压3小时，自然冷却出模。

Claims

1.一种防护中子辐射的复合屏蔽材料，其特征在于：由含锂化合物、富氢化合物和助剂组成混合物，经制备工艺处理后制成，其中：混合物中各组分的含量为：

含锂化合物：70-90％，

富氢化合物：9-30％，

助剂：1％；

以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。

2.根据权利要求1所述的防护中子辐射的复合屏蔽材料，其特征在于：所述的含锂化合物为：碳酸锂、氟化锂、氯化锂、氢氧化锂、硫酸锂或磷酸锂。

3.根据权利要求1所述的防护中子辐射的复合屏蔽材料，其特征在于：的富氢化合物为：聚乙烯、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯共聚物的共混物。

4.根据权利要求1所述的防护中子辐射的复合屏蔽材料，其特征在于：所述助剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、抗氧剂1010或抗氧剂7910。

5.如权利要求1所述防护中子辐射的复合屏蔽材料，其制备工艺步骤为：按配比将含锂化合物、富氢化合物、助剂进行混合，使物料混合均匀，然后在温度为120-150℃下塑炼20～30min，然后放入到模具中，在150-190℃的温度条件下，保持模压20～25MPa，保压1-5小时，自然冷却出模。