CN107527668A - 辐射屏蔽体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辐射屏蔽体，所述辐射屏蔽体由辐射屏蔽单元组成，辐射屏蔽单元包括屏蔽块和磁体，其中屏蔽块和磁体相连接，在辐射屏蔽单元堆叠成辐射屏蔽体时，相邻的辐射屏蔽单元之间分别通过其磁体之间的吸引力紧密结合在一起，这种通过磁体间吸引力结合在一起的屏蔽单元在构成辐射屏蔽体时具有较好的稳定性，并且在施加一定外力时可以进行拆卸，以便于检查、维修和更换。

Description

辐射屏蔽体

技术领域

本发明涉及一种屏蔽体，尤其涉及一种辐射屏蔽体。

背景技术

目前，在建造射线屏蔽墙的时候，首先，通过建筑结构设计，确定屏蔽墙的机构；其次，通过辐射防护设计，确定在设计要求的源项条件下选用的屏蔽材料及厚度要求；最后，施工单位按照设计图纸完成屏蔽墙的建造工作。如果屏蔽材料是水泥，一般采用现场浇注或预制水泥板瓶装的办法。如果屏蔽材料是铅或钢，一般需要在工厂加工成大型结构件后进行现场拼装。

上述方法在实际操作中，存在以下三个问题：

1、考虑到成本因素，屏蔽墙在辐射防护设计中涉及余量有限。一旦源项条件发生变化，屏蔽材料的厚度无法满足辐射防护的需要，屏蔽墙的改建工作非常麻烦。另外，大型结构件的安装成本也非常的昂贵；

2、由于施工条件的限制，一些屏蔽墙的施工现场无法动用大型吊装设备，大型结构件的安装十分困难；

3、大型结构件的拼装也会导致屏蔽块与屏蔽块之间的相邻面必然存在一条缝隙，此处的有效屏蔽厚度为零，也就是存在放射性射线屏蔽贯穿的问题。

以上提到的源项条件是辐射防护设计中专用的名词，指被屏蔽的放射性射线装置或放射源影响到辐射防护设计的一些指标，如：

1、对于射线装置，这些指标包括射线类型、能量、射线装置输出量、屏蔽体泄漏率、出束口几何形状等；

2、对于放射源，这些指标包括射线类型、能量、放射源活度、屏蔽体泄漏率、出束口几何尺寸等。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明的一个方面提供了一种由屏蔽单元构成的辐射屏蔽体，其中每个屏蔽单元包括屏蔽块和磁性构件，所述磁性构件连接到所述屏蔽块上，并且每个屏蔽单元上的磁性构件可以和相邻屏蔽单元上的磁性构件通过相互吸引力结合在一起，所述辐射屏蔽体由结合在一起的屏蔽单元堆叠而成。该技术方案带来的有益效果是由屏蔽单元构成的辐射屏蔽体可以根据实际应用的需要进行堆叠，并且本技术方案提供的辐射屏蔽体更便于定期维修或更换；其中每个屏蔽单元上有磁体可以使所述屏蔽单元在进行堆叠的时候更加牢固。

磁性构件是指相互靠近时可以通过磁场的吸引力结合在一起的构件。

优选的是，所述辐射屏蔽体中，所述屏蔽块的材料包括碳化硼、硼化铝、含硼聚乙烯、含硼树脂、石蜡、重混凝土、铅、重晶石、三水合铝或含钨的橡胶中的一种或至少两种以上的组合。

本发明提供的辐射屏蔽体是为了屏蔽中子或伽马射线，其中碳化硼、硼化铝、含硼聚乙烯、含硼树脂、石蜡、重混凝土、铅、重晶石、三水合铝对中子的屏蔽效果好，而含钨的橡胶对伽马射线的屏蔽效果较好，在实际应用中可以根据辐射源的种类选择合适的屏蔽材料。或者根据辐射源中中子强度和伽马射线的强度大小选择不同的材料加以组合构成在屏蔽中子射线的同时也能屏蔽伽马射线的屏蔽体。

所述辐射屏蔽体中，所述磁性构件包括磁体或顺磁体，其中所述磁体的材料包括永磁铁氧体、软磁铁氧体、稀土钴永磁材料或钕铁硼永磁材料。这些材料是构成磁体常见的磁性材料，优选为永磁铁氧体，因为软磁铁氧体在充磁后的一段时间内磁性逐渐消失，从而失去了加固所述屏蔽单元的作用，而永磁铁氧体充磁后其磁性能够保持更长的时间；所述顺磁体的材料为铁，并且在所述屏蔽单元进行堆叠时，相邻两个屏蔽单元相接触的面上的磁性构件中至少其中一个磁性构件为磁体。

优选的是，所述辐射屏蔽体中，所述屏蔽块是由两个侧面和垂直于所述两个侧面的六个连接面构成的八面体，其中，所述屏蔽块具有六边形的横截面，所述六个连接面的至少两个连接面上分别连接有所述磁性构件。

优选的是，所述辐射屏蔽体中，每个屏蔽单元上的磁体能够自动地和相邻屏蔽单元上的磁性构件通过相互吸引力结合在一起。

优选的是，所述辐射屏蔽体中，所述磁体为球形磁体或条形磁体，通过所述磁体的自由运动使得每个屏蔽单元上的磁体能够自动地和相邻屏蔽单元上的磁体通过相互吸引力结合在一起。

优选的是，所述辐射屏蔽体中，所述磁体的自由运动为自由旋转运动。

优选的是，所述辐射屏蔽体中，所述磁性构件被独立支撑于屏蔽块上。

进一步地，所述辐射屏蔽体中，所述每个连接面上有多个凹槽，每个连接面上凹槽的位置相对于连接面中心的位置相同，其中每个凹槽可以嵌合球形磁体并使球形磁体在所述凹槽中围绕球形磁体的球心向任意方向旋转，每个凹槽的深度大于等于球形磁体的直径。

更进一步地，所述辐射屏蔽体中，所述每个连接面上有凹槽，每个连接面上凹槽的位置相对于连接面中心的位置相同，所述凹槽内部固定连接一根平行于凹槽所在连接面的轴，并且所述轴穿过所述条形磁体，所述条形磁体在所述凹槽内部可以绕轴旋转。

如上所述，条形磁体的N极或S极对着凹槽的出口，在两个屏蔽单元进行堆叠时，堆叠的两个连接面的凹槽相重合，其中，凹槽内部空间足够大以使多个屏蔽单元在堆叠时其条形磁体在磁场的作用下能够绕着凹槽里面的轴进行旋转，从而加固相邻两个屏蔽单元之间的连接。

在实际应用中，可以根据每个连接面的大小、每个屏蔽单元的重量或者球形磁体之间相互吸引力的大小增加或减少每个连接面上凹槽的数量。其中凹槽设置如下：所述连接面上的凹槽开口为面积小于球形磁体最大横截面积的圆形，凹槽具有光滑的内表面并且凹槽内部为体积略大于球形磁体的球形空间，球形磁体可以在所述凹槽内部任意旋转，凹槽的深度等于或略大于球形磁体的直径，当两个屏蔽单元堆叠时，堆叠在一起的两个连接面上凹槽内的球形磁体根据磁场在凹槽内旋转至合适的位置以使堆叠的两个连接面结合在一起，由于每个连接面上的凹槽深度等于或略大于球形磁体的直径，在屏蔽单元堆叠时，上方屏蔽单元的重量使堆叠的两个连接面紧密结合在一起不产生缝隙以保证辐射线不会泄露出所述辐射屏蔽壁。除了将磁体内嵌在屏蔽块的凹槽内，所述磁体还可以连接在屏蔽块的连接面上用以在屏蔽单元进行堆叠时加固屏蔽单元之间的连接。

附图说明

图1是具有六边形截面的屏蔽单元内嵌球形磁体的结构示意图；

图2是具有六边形截面的屏蔽单元内嵌条形磁体结构的连接面俯视图；

图3是屏蔽单元内条形不同磁体分别旋转到不同位置的侧面示意图；

图4是由具有六边形截面的屏蔽单元堆叠成的辐射屏蔽体示意图。

具体实施方式

随着科学技术的发展，放射性射线在越来越多的领域中得到了应用，然而在利用放射性射线的同时往往伴随着中子或伽马射线的泄露和污染问题，其中伽马射线频率高，穿透能力强，对人体危害非常大，严重的可以引起细胞癌变；而中子本身成电中性，与物质的原子核直接发生作用，不与物质核外电子发生作用，中子穿透能力很强，和质量和能量相同的带电粒子相比，中子的穿透能力强得多，因此，为了让放射性射线技术更好的服务人类的同时最大限度的降低放射性射线的污染对操作人员带来的伤害，需要提供一种针对中子或伽马射线的有效的屏蔽方案。

本发明通过下述实施例并结合图1～图4进一步详细说明本发明的技术方案，以使本领域技术人员能够实施并带来本发明中相应的有益效果。

<实施例1>

屏蔽块材料可以根据实际应用中需要屏蔽中子或者伽马射线进行选择或组合已达到最佳的使用效果，氢元素能使中子很快减速，其中慢化能力最好的是含氢元素的物质，如水、石蜡等，硼10元素也具有较好中子慢化效果，尤其是对能量较高的快中子和超热中子的捕获截面很大，本发明所述的含硼化合物如碳化硼、硼化铝、含硼聚乙烯、含硼树脂中的硼元素优选为硼10元素。若针对中子进行屏蔽时，屏蔽块的材料可以从以下材料中进行选择：碳化硼、硼化铝、含硼聚乙烯、含硼树脂、石蜡、重混凝土、铅、重晶石或三水合铝；若针对中子或伽马射线进行屏蔽时，在上述选择的中子屏蔽材料加入含钨的橡胶用以进一步屏蔽伽马射线。选择两种或两种以上上述材料构成屏蔽块时可以使用质地均匀的混合物，也可以将不同的辐射屏蔽材料做成层状然后组合在一起。

<实施例2>

本发明的实施例中构成辐射屏蔽体10的屏蔽单元100均为具有六边形截面的八面体，如图1、图2和构成图4辐射屏蔽体的单元100所示，但不排除其他能够堆叠成辐射屏蔽体的形状和结构。

所述屏蔽单元100中的屏蔽块110的连接面上连接有磁体120并可以根据和其他屏蔽单元上磁体之间的吸引力互相连接。两个磁体之间的吸引力是通过磁体的磁场实现的，每个磁体均有N极和S极，为了使屏蔽单元100在堆叠的时候，两个屏蔽单元结合的连接面111上的磁体120相互吸引，本实施例提供如图1所示的技术方案：屏蔽块110的每个连接面111上设置有若干凹槽，所述连接面上有凹槽开口，凹槽内部为球体的空间，凹槽内部表面为光滑表面，磁体为球体并内嵌于所述凹槽中，其中所述凹槽开口小于球形磁体的最大横截面积用以支撑球形磁体，这样可以保证球形磁体在凹槽内绕球心向任意方向转动的同时不会从所述凹槽脱离出来。屏蔽单元100上的每个连接面的大小和形状可以相同(当所述六边形横截面为正六边形时)也可以不同，但是每个连接面上凹槽的数量及凹槽开口的位置相对于连接面中心的位置相同。

在多个屏蔽单元100进行堆叠的时候，两个屏蔽单元中相同大小和形状的连接面111重叠在一起，其凹槽和凹槽内的球形磁体的位置相重合，凹槽内的球形磁体120根据磁场的方向自动旋转至N、S极相互吸引的位置，从而加固两个屏蔽单元100之间的连接。

<实施例3>

本实施例提供的技术方案中屏蔽块的连接面上设置有凹槽，如<实施例2>所述,每个连接面上凹槽的大小相同并且凹槽的中心位置均相对于连接面中心的位置相同，凹槽内部中间位置固定一根轴，所述轴上可旋转地固定支撑若干条形磁体，所述条形磁体可以绕轴旋转并且不会沿轴向左右移动。

如图2所示，屏蔽块110的其中一个连接面111上有一个凹槽112，凹槽112内部中间有一根平行于所述连接面的轴113，所述轴113上套有三根条形磁体A、B、C，所述三根磁体均可以绕轴113旋转并且不沿轴113向左右移动，实际应用中可以根据需要增加或减少凹槽内条形磁体的数量或者连接面上凹槽的数量。图2中三个条形磁体分别绕轴113旋转至不同状态，其中A条形磁体的位置是条形磁体旋转至磁体内磁力线垂直于所在的连接面111的位置，C条形磁体的位置为绕轴113旋转至磁体内磁力线平行与所述连接面的位置，B条形磁体是条形磁体绕轴旋转的位置介于1号位置和3号位置之间，三个条形磁体绕轴旋转至不同位置的侧视图参考图4所示。在多个屏蔽单元100堆叠成辐射屏蔽体10的过程中，两个相邻的屏蔽单元100相接触的连接面110在靠近的过程中，凹槽112内的条形磁体根据磁场绕轴113旋转至所述屏蔽单元100相应的条形磁体相互吸引的位置，因此可以加固所述屏蔽单元110之间的连接。

上述实施例中所述的磁体可以替换为顺磁体，在屏蔽单元进行堆叠时，所述磁体或顺磁体可以作为磁性构件和相邻屏蔽单元上的磁性构件在磁场作用下相互吸引。

本发明揭示的辐射屏蔽体并不局限于以上实施例所述的内容以及附图所表示的结构。在本发明的基础上对其中构件的材料、形状及位置所做的显而易见地改变、替代或者修改，都在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种辐射屏蔽体，其特征在于：所述辐射屏蔽体由屏蔽单元组成，所述每个屏蔽单元包括屏蔽块和磁性构件，所述磁性构件连接到所述屏蔽块上，并且每个屏蔽单元上的磁性构件可以和相邻屏蔽单元上的磁性构件通过相互吸引力结合在一起，所述辐射屏蔽体由结合在一起的屏蔽单元堆叠而成。

2.如权利要求1所述的辐射屏蔽体，其特征在于，所述屏蔽块的材料包括碳化硼、硼化铝、含硼聚乙烯、含硼树脂、石蜡、重混凝土、铅、重晶石、三水合铝或含钨的橡胶中的一种或至少两种以上的组合。

3.如权利要求1所述的辐射屏蔽体，其特征在于，所述磁性构件包括磁体或顺磁体，其中所述磁体的材料包括永磁铁氧体、软磁铁氧体、稀土钴永磁材料或钕铁硼永磁材料，所述顺磁体的材料为铁，并且在所述屏蔽单元进行堆叠时，相邻两个屏蔽单元相接触的面上的磁性构件中至少其中一个磁性构件为磁体。

4.如权利要求1所述的辐射屏蔽体，其特征在于，所述屏蔽块是由两个侧面和垂直于所述两个侧面的六个连接面构成的八面体，其中，所述屏蔽块具有六边形的横截面，所述六个连接面的至少两个连接面上分别连接有所述磁性构件。

5.如权利要求1-4中任一项所述的辐射屏蔽体，其特征在于，每个屏蔽单元上的磁性构件能够自动地和相邻屏蔽单元上的磁性构件通过相互吸引力结合在一起。

6.如权利要求5所述的辐射屏蔽体，其特征在于，所述磁性构件为球形磁体或条形磁体，通过所述磁体的自由运动使得每个屏蔽单元上的磁体能够自动地和相邻屏蔽单元上的磁体通过相互吸引力结合在一起。

7.如权利要求6所述的辐射屏蔽体，其特征在于，所述磁体的自由运动为自由旋转运动。

8.如权利要求1-4中任一项所述的辐射屏蔽体，其特征在于，所述磁性构件被独立支撑于屏蔽块上。

9.如权利要求6所述的辐射屏蔽体，其特征在于，所述每个连接面上有多个凹槽，每个连接面上凹槽的位置相对于连接面中心的位置相同，其中每个凹槽可以嵌合球形磁体并使球形磁体在所述凹槽中围绕球形磁体的球心向任意方向旋转，每个凹槽的深度大于等于球形磁体的直径。

10.如权利要求6所述的辐射屏蔽体，其特征在于，所述每个连接面上有凹槽，每个连接面上凹槽的位置相对于连接面中心的位置相同，所述凹槽内部固定连接一根平行于凹槽所在连接面的轴，并且所述轴穿过所述条形磁体，所述条形磁体在所述凹槽内部可以绕轴旋转。