CN104119682A - 一种中子屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于辐射防护技术领域，公开了一种中子屏蔽材料及其制备方法。其中屏蔽材料包括硅胶、硅胶固化剂及中子俘获材料，所述中子俘获材料为含硼化合物或含锂化合物中的至少一种。制备方法包括先将硅胶和硅胶固化剂搅拌均匀，然后再加入中子俘获材料并将这三种材料搅拌均匀，最后将搅拌均匀的混合物加入压制模具中，挤压成型，待凝固后脱膜即可。本发明提供的屏蔽中子屏蔽效果好、柔韧性好、抗拉强度高、可用于不规则设备的屏蔽且能够用于制作防护衣；制备该屏蔽材料的方法简单易于操控，并可在室温下操作。

Description

一种中子屏蔽材料及其制备方法

技术领域

本发明属于辐射防护技术领域，具体涉及一种中子屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

随着核技术相关产业的快速发展，高能辐射射线已广泛应用于工业、医疗、科研等多个领域，由此带来的辐射安全与防护问题也越来越重要。主要防护对象是X射线、γ射线和中子，尤其是中子辐射，其穿透力强，防护不当则会对人员及设备带来巨大威胁。

防护中子所用的屏蔽材料除了要求其有优良的防护性能以外，还要求材料在辐照条件下具有优越的稳定性及一定的力学性能。目前核反应堆、核实验室、核燃料工厂等场所使用的中子射线屏蔽多为含硼聚乙烯、含硼树脂、石蜡、重混凝土、硼化铝或碳化硼，其中使用最为广泛的是重混凝土和含硼聚乙烯。这些材料多是由于含硼量高或氢元素含量高而具有优良的辐射屏蔽性能，但是硬度都比较大且柔韧性和反复折弯性不好，对不规则仪器或管道进行中子屏蔽时不能很好的贴覆该仪器和管道，并且占用空间较大。同时，也不利于做成防护服用于人体的中子屏蔽。另外，这些屏蔽材料的制作过程也极为复杂，以硼化铝为例，其制作过程还需要高温煅烧及压轧的步骤。

发明内容

(一)发明目的

根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种中子屏蔽效果好、柔韧性好、抗拉强度高、可用于不规则设备的屏蔽且能够用于制作防护衣的中子屏蔽材料及其制备方法。

(二)技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种中子屏蔽材料，其包括硅胶、硅胶固化剂及中子俘获材料，其中所述中子俘获材料为含硼化合物或含锂化合物中的至少一种。

优选地，所述硅胶、硅胶固化剂及中子俘获材料所占质量份数分别为：100份、2～10份及1～50份。

优选地，所述硅胶、硅胶固化剂及中子俘获材料所占质量份数分别为：100份、2～10份及8～30份。

优选地，所述含硼化合物为¹⁰B₄C或¹⁰BN。

优选地，所述含锂化合物为⁶LiF、⁶Li₂CO₃或⁶LiOH。

一种中子屏蔽材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将硅胶和硅胶固化剂置入容器内，并搅拌均匀；其中硅胶的质量份数为100份，硅胶固化剂的质量份数为2～10份；

(2)取中子俘获材料1～50份，加入步骤(1)所述的容器内，并搅拌均匀，中子俘获材料为含硼化合物或含锂化合物中的至少一种；

(3)将步骤(2)中搅拌均匀的混合物加入压制模具中，挤压成型，待凝固后脱膜，即得到该中子屏蔽材料。

优选地，所述步骤(2)中中子俘获材料的质量份数为8～30份。

优选地，所述步骤(2)中含硼化合物为¹⁰B₄C或¹⁰BN，所述含锂化合物为⁶LiF、⁶Li₂CO₃或⁶LiOH。

优选地，所述步骤(2)中搅拌均匀是在抽真空的条件下进行的，以除去搅拌过程中产生的气泡。

优选地，所述步骤(3)中混合物挤压成型后可放入温度为40℃～80℃的恒温箱中凝固。

(三)有益效果

本发明提供的中子屏蔽材料，具有以下有益效果：

(1)防护效果好。中子俘获材料为含¹⁰B化合物或含⁶Li化合物中的一种，中子吸收截面大，保证了中子屏蔽效果。(2)力学性能好。由于其基体材料为硅胶，能满足屏蔽材料对柔韧性好、耐弯折、抗拉强度高的需求，在用于不规则设备和管道屏蔽时，可以较好地包覆设备和管道，并且占用空间小；(3)可用于近距离防护。由于该材料的柔韧性，还可以用来制备防护衣，避免操作人员近距离操作加速器、辐射源或辐射治疗仪器时受到中子辐射。(4)价格低廉。

制备该屏蔽材料的方法简单易于操控，可在室温下操作。该方法的搅拌顺序为先将硅胶和硅胶固化剂搅拌均匀，然后再将中子俘获材料加入搅拌容器搅拌均匀，此搅拌顺序有利于屏蔽材料后期的凝固及中子俘获材料在硅胶中均匀分布。另外，在搅拌过程中抽真空，有利于除去搅拌过程中产生的气泡。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述。

实施例1

一种中子屏蔽材料，其由下列组分按质量份数组成：硅胶100份、硅胶固化剂2份、中子俘获材料8份，所述中子俘获材料为¹⁰B₄C。

利用该屏蔽材料对中子引出管道进行屏蔽，中子注量率为10⁸n.cm^-2.s^-1屏蔽材料的厚度为7mm，屏蔽后的中子注量率为98n.cm^-2.s^-1。

实施例2

与实施例1不同的是，中子屏蔽材料由下列组分按质量份数组成：硅胶100份、硅胶固化剂5份、中子俘获材料30份。利用该屏蔽材料对中子引出管道进行屏蔽，中子注量率为10⁸n.cm^-2.s^-1屏蔽材料的厚度为5mm，屏蔽后的中子注量率为20n.cm^-2.s^-1。

实施例3

与实施例1不同的是，中子屏蔽材料由下列组分按质量份数组成：硅胶100份、硅胶固化剂10份、中子俘获材料50份。利用该屏蔽材料对中子引出管道进行屏蔽，中子注量率为10⁸n.cm^-2.s^-1屏蔽材料的厚度为5mm，屏蔽后的中子注量率为3n.cm^-2.s^-1。

实施例4

与实施例1不同的是中子俘获材料不同，如下表：

表1不同的中子俘获材料

实施例5

与实施例1不同的是中子俘获材料不同，如下表：

表2不同的中子俘获材料

实施例6

一种中子屏蔽材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将硅胶和硅胶固化剂置入容器内，并搅拌均匀；其中硅胶的质量份数为100份，硅胶固化剂的质量份数为2份；

(2)取中子俘获材料15份，加入步骤(1)所述的容器内，并搅拌均匀，中子俘获材料为¹⁰B₄C；

(3)将步骤(2)中搅拌均匀的混合物加入压制模具中，挤压成型，待凝固后脱膜，即得到该中子屏蔽材料。

实施例7

与实施例6不同的是，所述步骤(2)中搅拌均匀是在抽真空的条件下进行的，以除去搅拌过程中产生的气泡。

实施例8

与实施例6不同的是，所述步骤(3)中混合物挤压成型后可放入温度为40℃～80℃的恒温箱中凝固。

Claims (10)

1.一种中子屏蔽材料，其特征在于，其包括硅胶、硅胶固化剂及中子俘获材料，其中所述中子俘获材料为含硼化合物或含锂化合物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种中子屏蔽材料，其特征在于，所述硅胶、硅胶固化剂及中子俘获材料所占质量份数分别为：100份、2～10份及1～50份。

3.根据权利要求1所述的一种中子屏蔽材料，其特征在于，所述中子屏蔽材料，其由下列组分按质量份数组成：100份、2～10份及8～30份。

4.根据权利要求1所述的一种中子屏蔽材料，其特征在于，所述含硼化合物为¹⁰B₄C或¹⁰BN。

5.根据权利要求1所述的一种中子屏蔽材料，其特征在于，所述含锂化合物为⁶LiF、⁶Li₂CO₃或⁶LiOH。

6.一种中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将硅胶和硅胶固化剂置入容器内，并搅拌均匀；其中硅胶的质量份数为100份，硅胶固化剂的质量份数为2～10份；

(2)取中子俘获材料1～50份，加入步骤(1)所述的容器内，并搅拌均匀，中子俘获材料为含硼化合物或含锂化合物中的至少一种；

(3)将步骤(2)中搅拌均匀的混合物加入压制模具中，挤压成型，待凝固后脱膜，即得到该中子屏蔽材料。

7.根据权利要求6所述的一种中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中中子俘获材料的质量份数为8～30份。

8.根据权利要求6所述的一种中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中含硼化合物为¹⁰B₄C或¹⁰BN，所述含锂化合物为⁶LiF、⁶Li₂CO₃或⁶LiOH。

9.根据权利要求6所述的一种中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌均匀是在抽真空的条件下进行的，以除去搅拌过程中产生的气泡。

10.根据权利要求6所述的一种中子屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中混合物挤压成型后可放入温度为40℃～80℃的恒温箱中凝固。