CN103183928A - 一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料 - Google Patents

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李晓玲
王益元
陈艳
聂凌霄
蔡涛
梁云
郭智荣
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Abstract

本发明涉及核辐射屏蔽防护领域，具体涉及到一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，用于同位素中子源、核反应堆、加速器等各类中子放射源的屏蔽防护。该材料由下列组分按质量份数组成：基体材料40~50份，固化剂40~50份，增强相粒子5~10份，改性粒子1~5份。该材料抗辐照性能强、力学性能好，用于中子辐射的屏蔽防护，并耐受200℃以上的高温。

Description

一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料
技术领域
 本发明涉及核辐射屏蔽防护领域，具体涉及到一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，用于同位素中子源、核反应堆、加速器等各类中子放射源的屏蔽防护。
背景技术
随着核能技术的发展应用，由此带来的辐射安全与防护问题越来越重要。例如同位素中子源、核反应堆以及加速器在运行过程中会产生核辐射，尤其是中子辐射，其穿透力强，对人员及设备会造成巨大的威胁。
传统的中子屏蔽材料有混凝土、水、聚乙烯等。混凝土是多种元素的混合物，对中子和γ射线都有较好的屏蔽作用和结构性能，但使用起来笨重，只适宜作固定式反应堆的屏蔽体。水中含有大量氢，是一种非常好的中子减弱体，但水受到高辐射会分解，而且以水作为屏蔽层对屏蔽体整体力学性能影响很大。聚乙烯是目前使用广泛的中子屏蔽材料，含氢量高，不会被活化，但它不耐高温，在110℃时就软化，且抗辐照效应差，导致在很多环境下使用受到限制。
传统的、单一的屏蔽材料已经不能满足现代防护的使用需求。当前中子屏蔽材料的主要发展趋势是在聚合物基体中掺杂来实现材料的改性。树脂基体材料在满足屏蔽效果的同时，力学性能、耐温性能、抗辐照性能也十分优异。因此，以树脂为基体材料已成为目前研究的热点和方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，其抗辐照性能强、力学性能好，用于中子辐射的屏蔽防护，并耐受200℃以上的高温。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的。
一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，由下列组分按质量份数组成：基体材料40~50份，固化剂40~50份，增强相粒子5~10份，改性粒子1~5份。
在上述技术方案中，所述基体材料为环氧树脂、酚醛树脂、聚砜树脂中的一种或两种以上混合物。
在上述技术方案中，所述固化剂为聚酰胺树脂、间苯二胺、二胺基二苯基砜、顺丁稀二酸酐中的一种或两种以上混合物；
在上述技术方案中，所述增强相粒子为三氧化二钆、碳化硼中的一种或两者的混合物。
在上述技术方案中，所述改性粒子为二氧化钛。
本发明的优点在于：屏蔽性能好、耐高温、抗辐照性好，2cm厚的屏蔽材料可使快中子（能量为1MeV）剂量率降低70%，使中能中子（能量为0.1MeV）剂量率降低92%，使慢中子（能量为1eV）剂量率降低96%，有高效的中子、γ射线屏蔽效果，可以广泛应用于同位素放射源、核电站、核反应堆、加速器屏蔽防护设施的建设方面，具有广阔的经济效益和良好的社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料的成分主要有基体材料、固化剂、增强相粒子、改性粒子。
下面结合具体实例对本发明作进一步详细说明，但不限于此。
实施例1
本实施例的一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料由下列组分构成：
环氧树脂：                 40份
聚酰胺树脂：               50份
三氧化二钆：               5份
二氧化钛：                 5份
环氧树脂选用双酚A型环氧树脂，改性粒子选用纳米二氧化钛。
实施例2
本实施例的一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料由下列组分构成：
酚醛树脂：                 50份
间苯二胺：                 40份
三氧化二钆：               6份
二氧化钛：                 4份
上述改性粒子选用纳米二氧化钛。
实施例3
本实施例的一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料由下列组分构成：
聚砜树脂：                 45份
二胺基二苯基砜：           45份
碳化硼：                   9份
二氧化钛：                 1份
上述改性粒子选用纳米二氧化钛。
实施例4
本实施例的一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料由下列组分构成：
环氧树脂：                 45份
顺丁稀二酸酐：             40份
碳化硼：                   10份
二氧化钛：                 5份
上述基体材料选用双酚A型环氧树脂，改性粒子选用纳米二氧化钛。
上述实施例1-4是将各组分用量单位以重量百分比计。对材料进行称重混合，搅拌均匀，放入模具，恒温箱中固化，最后脱模成型。得到具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料。
依据实施例4制作的一种具有中子屏蔽效果的耐高温高效屏蔽材料，密度为2.0~3.5g/cm3，制成厚度为2cm的样品，能使快中子（1MeV）剂量降低69.8%，使中能中子（0.1MeV）剂量降低92%，使热中子剂量降低96%。

Claims (5)

1.一种具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，其特征在于所述的耐高温屏蔽材料由下列组分按质量份数组成：基体材料40~50份，固化剂40~50份，增强相粒子5~10份，改性粒子1~5份。
2.根据权利要求1所述的具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，其特征在于：所述基体材料为环氧树脂、酚醛树脂、聚砜树脂中的一种或两种以上混合物。
3.根据权利要求1所述的具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，其特征在于：所述固化剂为聚酰胺树脂、间苯二胺、二胺基二苯基砜、顺丁稀二酸酐中的一种或两种以上混合物。
4.根据权利要求1所述的具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，其特征在于：所述增强相粒子为三氧化二钆、碳化硼中的一种或两者的混合物。
5.根据权利要求1所述的具有中子屏蔽效果的耐高温屏蔽材料，其特征在于：所述改性粒子为二氧化钛。
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