CN107533872B - 包含水凝胶的柔性放射线屏蔽材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的包含水凝胶的柔性放射线屏蔽材料包含水凝胶基体，所述水凝胶基体是包含离子交联以及共价交联的互穿聚合物结构的含水高分子。所述柔性放射线屏蔽材料即使增加厚度，也具有柔性特征，伸缩性优秀，防止或最大限度地降低因振动或冲击而发生的放射性物质屏蔽材料的龟裂，从而可以提供稳定的放射线屏蔽效果。

Description

包含水凝胶的柔性放射线屏蔽材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包含水凝胶的柔性放射线屏蔽材料及其制造方法。
背景技术
放射线有不同种类，根据其种类，对物质的透射程度不同，因而可进行屏蔽的物质和方法有所不同。
通常，放射线是指电离放射线，电离放射线是指当通过物质时引起离子化的α、β、质子、中子、γ射线、X射线等放射线。具体而言，电离放射线分为具有直接电离能力的α射线、β射线、质子等直接电离放射线和虽然没有直接电离物质的能力但是通过与物质的相互作用来间接电离物质的放射线即X射线、γ射线、中子等间接电离放射线。
α射线由于被厚度仅为纸张程度的物质吸收阻隔并且在空气中瞬间停止，无需特别吸收，虽然β射线大于α射线，但是通常利用薄薄的铝箔、塑料板就能够屏蔽掉。相反，γ射线是由核的衰变、嬗变产生并且能量更高于X射线的电磁波，具有穿透力极强的特征。这种γ射线可以通过混凝土或者诸如铁、铅的高密度金属物质屏蔽，但是当使用金属物质时由于其高密度而存在屏蔽材料的重量变大的问题。中子在核的衰变、分裂时产生并且不带电荷，但是快中子由于具有1MeV以上的大能量，需要一种屏蔽材料，该屏蔽材料一同使用大量含有质量与中子近似的氢的物质(例如，H2O)，以使快中子减速，并且混合有放射线屏蔽物质，以吸收由快中子减速而成的低能量的热中子(～0.025MeV)。
当前，使用最广泛的放射线屏蔽材料有包含铅、硼、铁、氢、重质混凝土等的物质，但是当屏蔽对象为γ射线时通常使用诸如铅、铁、钨化合物或混合物的高原子序数金属，当吸收经减速的中子时，主要使用水和硼。
关于从核电站等发生的多种放射性废弃物和乏燃料的运输以及储藏，柔性放射线屏蔽材料的开发极为重要，该柔性放射线屏蔽材料在外部振动或长时间的地壳变动中安全地保护放射性物质和用于对其屏蔽的多重结构体，并且其自身就具有优秀的屏蔽性能。尤其是随着开始运营中低级放射性废弃物处理场，预计今后与放射性废弃物的运输/储藏有关的柔性屏蔽材料的需求骤增，但是当前国内外掌握的相关技术薄弱。
迄今为止，国内外开发的柔性放射线屏蔽材料在厚度薄时具有可弯曲的能力，但是一旦为了提高放射线屏蔽能力而增加屏蔽层的厚度，则随着重量以及体积的增加，存在物质可弯曲的特征消失的重大缺点。但是，尚未开发出即使增加厚度也具有柔性特征且伸缩性优秀的放射线屏蔽性物质。
在先技术文献
韩国授权专利公报第10-1460691号，2014年11月12日公告
韩国授权专利公报第10-1196365号，2012年10月25日公告
发明内容
所要解决的技术问题
本发明的目的是提供包含水凝胶的柔性放射线屏蔽材料及其制造方法，以及包含该柔性放射线屏蔽材料的物品。
解决技术问题的方案
本申请享有以于2015年11月17日申请的韩国专利申请第10-2015-0161380号为基础的优先权的利益，并且，为了本申请而记载于该专利申请的内容作为本申请的一部分。
为了实现上述目的，本发明的一实施例涉及的柔性放射线屏蔽材料包含水凝胶基体，所述水凝胶基体是包含离子交联以及共价交联的互穿聚合物结构的含水高分子。
所述离子交联可以包括由交联离子和与所述交联离子相接的第一高分子的高分子链中所存在的反应基团所形成的交联。所述共价交联可以包括：i)第一共价交联，通过交联剂形成于第二高分子的相邻的高分子链上；以及ii)第二共价交联，存在于所述第一高分子的高分子链与所述第二高分子的高分子链之间，通过交联剂而形成。
所述第一高分子可以选自海藻酸盐(alginate)、壳聚糖(chitosan)、透明质酸(hyaluronicacid)以及它们的组合中的任意一种。
所述第二高分子可以选自聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)、聚乙烯醇(Polyvinylalcohol)、聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯酸(Polyacrylic acid)以及它们的组合中的任意一种。
所述水凝胶基体还可以包含分散于所述水凝胶基体内部的含金属粒子或放射线屏蔽粒子，所述含金属粒子选自金属粒子、金属合金粒子、金属氧化物粒子以及它们的组合中的任意一种。
所述含金属粒子可以包含选自硼、锂、钆、钐、铕、镉、镝、铅、铁、钨以及它们的组合中的任意一种或者包含它们的化合物。
本发明的另一实施例涉及的柔性放射线屏蔽材料的制造方法包括如下步骤：前体准备步骤，将形成离子交联的高分子的前体成分和形成共价交联的高分子的前体成分混合于溶剂中，准备基体制造用前体溶液；溶液制造步骤，将包含选自交联引发剂、交联剂、交联促进剂、离子交联剂以及它们的组合中的任意一种的添加剂添加到所述基体制造用前体溶液中，制造基体制造用溶液；以及基体制造步骤，将所述基体制造用溶液倒入成型用模具内，固化，制造水凝胶基体，所述水凝胶基体是包含离子交联以及共价交联的互穿聚合物结构的含水高分子。由此制造包含所述水凝胶基体的柔性放射性屏蔽材料。
所述基体制造用前体溶液可以按照1:3～19的重量比含有所述形成离子交联的高分子的前体成分和所述形成共价交联的高分子的前体成分。
所述基体制造用前体溶液中的离子交联剂的含量为，使得所述形成离子交联的高分子的前体成分和包含于所述离子交联剂中的离子的摩尔比为1:0.1～0.2。
所述前体准备步骤中的基体制造用前体溶液或者所述溶液制造步骤中的基体制造用溶液还包括含金属粒子或放射线屏蔽粒子，所述含金属粒子选自金属粒子、金属合金粒子、金属氧化物粒子以及它们的组合中的任意一种，所述基体制造步骤中的水凝胶基体还包含分散存在于该水凝胶基体内部的所述含金属粒子或放射线屏蔽粒子。
本发明的又一实施例涉及的放射性物质的收纳方法包括如下过程：通过应用包含上面说明的柔性放射线屏蔽材料的放射性物质屏蔽体，分隔第一空间和第二空间，所述第一空间收纳有放射性物质或被放射线物质污染的废弃物，所述第二空间是除所述第一空间以外的空间。
下面，将进一步详细说明本发明。
为了实现上述目的，本发明的一实施例涉及的柔性放射线屏蔽材料包含水凝胶基体，所述水凝胶基体是包含离子交联以及共价交联的互穿聚合物结构的含水高分子。
所述水凝胶基体可以包含相当大量的水分，使得纯水凝胶内的含水率高达80重量％、86重量％或90重量％以上。另外，多个高分子链不仅包含基于交联剂的共价键合，而且还包含基于交联离子的离子交联，具有优秀的柔性，同时强度优秀，被誉为坚硬水凝胶，因而具有可以从初始长度延长至约20倍的优点。另外，具有相当大的拉伸强度，拉伸强度约为8700J/m2，在制造过程中，通过将粉末混合于溶液中，还能够制造成混合有粉末的形式。
在本发明中，通过确认这种水凝胶基体在仅含有大量水分的状态下或者将粒子混合到含有大量水分的基体内后，具有γ射线屏蔽效果，并且确认随着厚度增加，γ射线屏蔽效果提升，从而拟用作柔性放射线屏蔽材料。
水凝胶基体由于具有优秀的柔性，与通常的塑料高分子材料相比，以较厚的厚度形成，也不会因振动、冲击而碎裂，抗冲击性优秀。这种优点能够解决塑料高分子材料的厚度增加时，塑料自身的柔性消失，从而易于碎裂或产生裂痕，因而难以按照足够屏蔽γ射线的厚度应用塑料屏蔽材料的现有技术问题，即使水凝胶基体的厚度增加，基体自身的柔性也不会消失，通过增加厚度的方式，能够获得具有高γ射线屏蔽性的柔性放射性屏蔽材料。
这种互穿聚合物结构的水凝胶基体以混合不同的两种交联高分子的形式制成。
具体而言，所述互穿聚合物结构的水凝胶基体如图1的概念图所示，包括离子交联、在尚未离子交联的多个高分子之间形成的第一共价交联以及在离子交联的高分子与尚未离子交联的高分子之间形成的第二共价交联。
所述离子交联包括由交联离子和与所述交联离子相接的第一高分子的高分子链中存在的反应基团所形成的交联，所述共价交联包括：i)第一共价交联，通过交联剂形成于第二高分子的相邻的高分子链上；以及ii)第二共价交联，存在于所述第一高分子的高分子链与所述第二高分子的高分子链之间，通过交联剂而形成。
此时，形成离子交联的高分子(第一高分子)可以选自海藻酸盐(alginate)、壳聚糖(chitosan)、透明质酸(hyaluronicacid)以及它们的组合中的任意一种，形成所述共价交联的高分子(第二高分子)可以选自聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)、聚乙烯醇(Polyvinylalcohol)、聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯酸(Polyacrylic acid)以及它们的组合中的任意一种。
另外，交联剂在形成所述第一共价交联和所述第二共价交联时可以采用相同的交联剂，也可以采用不同的交联剂，具体而言，所述交联剂可以采用N,N-亚甲基双丙烯酰胺(N,N-methylenebisacrylamide)、二醛(dialdehyde)、草酸(oxalic acid)、京尼平(Genipin)、乙二醛(glyoxal)以及它们的组合中的任意一种。
离子交联时，通过交联离子，形成高分子链的交联，此时用于离子交联的交联离子可以采用Ca2+、Sr2+、Ba2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Zn2+、Pb2+、Cu2+、Mn2+、Mn3+、Cr2+、Cr3+以及它们的组合中的任意一种离子。
根据所述第一高分子和第二高分子包含于水凝胶基体内的比例，能够调节水凝胶基体的机械特性，所述水凝胶基体可以按照1:3～19重量比含有第一高分子和第二高分子，也可以按照1:4～10重量比含有。当以1重量份的所述第一高分子为准含有小于3重量份的第二高分子时，基体的柔性和断裂能有可能下降，当大于19重量份时，柔性和断裂能有可能减小，并且弹性系数也有可能减小。当按照1:4～10重量比含有所述第一高分子和第二高分子时，可以获得弹性能、柔性以及断裂能均维持在一定水平以上的优秀物理性质的水凝胶基体。
可以按照1:0.1～0.2的摩尔比含有所述第一高分子和所述交联离子，此时，可以获得柔性和断裂能以及弹性系数均优秀的基体。
尤其是，图2对于将海藻酸盐和聚丙烯酰胺用作所述第一高分子和第二高分子并且将N,N-亚甲基双丙烯酰胺用作交联剂时离子交联和共价交联的具体形状进行说明。
参照所述图2，用于说明离子交联的上图(以红色圆形表示离子)由以M表示的甘露糖醛酸(mannuronic acid)单元(M单元)和古洛糖醛酸(guluronic acid)单元(G单元)构成，为G单元时，不同的海藻酸盐链通过二价阳离子形成离子交联。另一方面，在用于说明第一共价交联的左下图(以草绿色方形表示结合)中，聚丙烯酸酰胺的高分子链通过交联剂形成交联。另外，在用于说明第二共价交联的右下图(以蓝色三角形表示结合)中，海藻酸盐和聚丙烯酰胺两种高分子相互纠缠并且通过部分共价键合形成交联。两种以上的高分子如此相互纠缠形成比较松弛的结合，在它们之间形成不同种类的交联，从而具有本发明所要获得的对于振动或冲击强的柔性，同时因水凝胶的特性而包含大量水分，从而具有放射线屏蔽性能。
所述水凝胶基体还可以包含分散于所述水凝胶基体内部的含金属粒子或放射线屏蔽粒子，所述含金属粒子选自金属粒子、金属合金粒子、金属氧化物粒子以及它们的组合中的任意一种。当所述水凝胶基体还包含这种粒子时，因这种粒子而可以获得放射线屏蔽效果，并且因水凝胶基体的特性而使多个粒子位于多个高分子链之间，从而可以最大限度地减少柔性的损失。
当所述含金属粒子包含选自硼、锂、钆、钐、铕、镉、镝以及它们的组合中的任意一种或者包含它们的化合物时，能够提高所述柔性放射线屏蔽材料的中子屏蔽效果，当所述含金属粒子包含选自铅、铁、钨以及它们的组合中的任意一种或者包含它们的化合物时，能够提高所述柔性放射线屏蔽材料的γ射线屏蔽效果。
所述水凝胶基体可以将其厚度制造为5mm以上，20mm以上，或者40mm以上，只要所述含金属粒子或放射线屏蔽粒子的大小小于所述水凝胶基体的厚度就可以应用。
所述水凝胶基体可以包含0.05摩尔/L以下的所述含金属粒子或放射线屏蔽粒子，此时，能够获得水凝胶基体的柔性优秀并且含有含金属粒子的水凝胶基体。另外，水凝胶基体可以包含3.3摩尔/L以下的所述含金属粒子或放射线屏蔽粒子，此时能够获得含有较多的含金属粒子并且在一定程度上维持断裂拉伸特性或应力的具有优秀的拉伸特性的含有含金属粒子的水凝胶屏蔽体。
本发明的另一实施例涉及的柔性放射线屏蔽材料的制造方法包括如下步骤：前体准备步骤，将形成离子交联的高分子的前体成分和形成共价交联的高分子的前体成分混合于溶剂中，准备基体制造用前体溶液；溶液制造步骤，将包含选自交联引发剂、交联剂、交联促进剂、离子交联剂以及它们的组合中的任意一种的添加剂添加到所述基体制造用前体溶液中，制造基体制造用溶液；以及基体制造步骤，将所述基体制造用溶液倒入成型用模具内，固化，制造水凝胶基体，所述水凝胶基体是包含离子交联以及共价交联的互穿聚合物结构的含水高分子。由此制造包含所述水凝胶基体的柔性放射线屏蔽材料。
形成所述离子交联的高分子的前体成分可以采用上面说明的第一高分子的单体或低聚物，必要时还可以将高分子本身作为所述前体成分进行引入。
形成所述共价交联的高分子的前体成分可以采用上面说明的第二高分子的单体或低聚物，必要时还可以将高分子本身作为所述前体成分进行引入。
所述前体准备步骤的溶剂以采用适于柔性放射线屏蔽材料的氢离子含量高的溶剂为佳，例如可以采用水。
所述前体准备步骤的混合以使所述高分子的前体成分充分溶解为佳，并且以达到在基体制造用前体溶液表面不生成泡沫的稳定状态为佳。
所述交联促进剂可以采用诸如四甲基乙二胺(TEMED：Tetramethylethylenediamine)，交联引发剂可以采用过硫酸铵(APS：ammoniumpersulphate)，可以根据高分子的种类、固化系统的种类等，适当地改变这种交联促进剂或交联引发剂后进行应用。由于关于所述交联剂和所述离子交联剂的说明与上面重复，故省略其说明。
在所述溶液制造步骤中，优选所述离子交联剂在所述多个添加剂中最后添加，并且为了调节因添加离子交联剂而开始的凝胶化现象并且制造所需形状的基体，优选将所述离子交联剂的添加时机定在基体制造步骤以前。
所述基体制造步骤的固化可以采用例如紫外线固化等方法，但是不限定于此。只是，当所述基体制造用溶液进一步含有粒子时，由于粒子的重量而在基体内有可能发生粒子的一部分偏向的现象，为了防止此现象，还可以包括周期性地翻转基体的上面和下面的过程。
所述基体制造用前体溶液可以按照1:3～19的重量比含有所述形成离子交联的高分子的前体成分和所述形成共价交联的高分子的前体成分，也可以按照1:4～10的重量比含有。当以1重量份的所述形成离子交联的高分子的前体成分为准含有小于3重量份的所述形成共价交联的高分子的前体成分时，柔性和断裂能有可能下降，当大于19重量份时，柔性和断裂能有可能减小，并且弹性系数也有可能减小。另外，当按照1:4～10重量比含有时，可以获得弹性能、柔性以及断裂能均维持在一定水平以上的优秀物理性质的水凝胶基体。
所述基体制造用前体溶液中的离子交联剂的含量为，使得所述形成离子交联的高分子的前体成分和包含于所述离子交联剂中的离子的摩尔比达到1:0.1～0.2。当所述形成离子交联的高分子的前体成分和包含于所述离子交联剂中的离子摩尔比达到1:0.1～0.2时，可以获得柔性和断裂能以及弹性系数均优秀的基体。
本发明的又一实施例涉及的放射性物质的收纳方法包括如下过程：通过应用包含上面说明的柔性放射线屏蔽材料的放射性物质屏蔽体，分隔第一空间和第二空间，所述第一空间收纳有放射性物质或被放射线物质污染的废弃物，所述第二空间是除所述第一空间以外的空间。所述柔性放射线屏蔽材料因柔性特性，即使受到振动、冲击等也不会在放射线物质屏蔽体上发生龟裂等破损，或者即使发生也能够部分自我修复(恢复)，并可以提供提高了安全性的放射性物质的收纳方法。
有益效果
本发明的柔性放射线屏蔽材料包含即使增加厚度也具有柔性特征且伸缩性优秀的、含有大量水分的水凝胶基体，当与能够屏蔽γ射线、中子等的含金属粒子或放射线屏蔽粒子一同或者单独用于放射性物质的包装或者用作放射性物质的保管容器的屏蔽层的一部分时，防止或最大限度地降低因振动或冲击而发生的放射性物质屏蔽材料的龟裂，从而可以提供稳定的放射线屏蔽效果。
附图说明
图1是用于说明本发明的一实施例涉及的水凝胶基体的互穿聚合物结构的概念图(a：离子交联，b：第一共价交联，c：第二共价交联)。
图2是将在本发明的制造例1中制造的水凝胶基体的离子交联和两种共价交联的结构与图1的概念图相联系进行说明的图。
图3是用于说明在本发明的制造例1和制造例2中制造的含有金属粒子的水凝胶基体的结构的概念图。
图4是在本发明的制造例1中制造的水凝胶基体(左侧，透明)以及在制造例2中制造的含有Fe2O3粒子的水凝胶基体(右侧，红色)的样品照片。
图5是在本发明的制造例3中制造的含有WO3粒子的水凝胶基体的样品(黄色)照片。
图6是用于说明在本发明的评价例1的评价方法中应用的实验装置的概念图，该实验装置用于求出γ射线透射屏蔽物质的值。
图7是以对数标度示出将本发明的评价例1中根据样品的厚度而变化的γ射线透射率测定结果的图表(样品的表示：Pure：凝胶基体，Fe2O3：包含氧化铁粒子的水凝胶基体，WO3：包含氧化钨粒子的水凝胶基体，PbO2：包含氧化铅粒子的水凝胶基体)，该样品通过本发明的制造例1至3制造。
图8是示出利用上述图7的斜率测定的各样品的衰减系数的图表。
图9是示例性地示出在本发明的评价例2中说明的张力评价过程的照片。
图10是示出在本发明的评价例2中根据Fe2O3粒子含量而变化的水凝胶基体的断裂张力评价结果的图表。
图11是在本发明的评价例2中根据WO3粒子含量而变化的水凝胶基体的断裂张力评价结果的图表。
图12是在本发明的评价例2中根据PbO2粒子含量而变化的水凝胶基体的断裂张力评价结果的图表。
图13是在本发明的评价例2中根据Fe2O3粒子含量而变化的水凝胶基体的应力变化评价结果的图表。
图14是在本发明的评价例2中根据WO3粒子含量而变化的水凝胶基体的应力变化测定结果的图表。
图15是在本发明的评价例2中根据PbO2粒子含量而变化的水凝胶基体的应力变化测定结果的图表。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，以使本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。但是本发明可以以各种不同的形式实现，且不限定于在此说明的实施例。
<制造例1：水凝胶基体的制造>
将海藻酸盐(alginate)粉末与丙烯酰胺(acrylamide)粉末溶于去离子水中，制造基体制造用前体溶液。
其中，将过硫酸铵(APS：ammonium persulphate)和N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm：N,N-methylenebisacrylamide)添加到所述基体制造用前体溶液中，所述过硫酸铵作为用于形成聚丙烯酰胺的光引发剂，所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为聚丙烯酰胺的交联剂。另外，将四甲基乙二胺(TEMED：Tetramethylethylenediamine)以及CaSO4进一步添加到所述基体制造用前体溶液中，制造基体制造用溶液，所述四甲基乙二胺作为聚丙烯酰胺的交联促进剂，所述CaSO4作为离子交联剂。对于该基体制造用溶液进行脱气处理以后，倒入75.0*150.0*3.0mm3的玻璃模具内，用3mm厚的玻璃板盖上后，照射紫外线进行固化，制造出制造例1的水凝胶基体。分别按照5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm以及35mm的厚度制造所述制造例1的水凝胶基体(参照图4左侧照片)，用于下面的评价。
<制造例2：包含氧化铁粒子的水凝胶基体的制造>
将丙烯酰胺(acrylamide)粉末与海藻酸盐(alginate)粉末按照8:1的重量比溶于30ml的去离子水中，制造基体制造用前体溶液。
准备含有含金属粒子的水溶液后，将TEMED和0.1M的MBAAm加入到该水溶液中，混合，制造粒子分散水溶液后，与所述基体制造用前体溶液混合，制造粒子分散-前体溶液。
将0.2M的APS和1.22M的CaSO4加入到所述粒子分散-前体溶液中，混合，制造基体制造用溶液。
将所述基体制造用溶液倒入玻璃模具内，照射紫外线，使高分子固化，周期性地翻转玻璃模具并且进行固化过程，以使溶液内的粒子在高分子固化过程中均匀分散，从而制造制造例2的水凝胶基体。
其中，所用的含金属粒子是氧化铁(Fe2O3)，与上面的制造例1相同，分别按照5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm以及35mm的厚度制造所述制造例1的水凝胶基体(参照图4右侧照片)，用于下面的评价。
<制造例3：包含含金属粒子的水凝胶基体的制造>
与上面的制造例2同样地制造基体制造用溶液，分别应用替代Fe2O3的WO3和PbO2，制造直径7cm*厚5mm的水凝胶基体，此时金属氧化物含量为0.1mol。另外，改变水凝胶基体的厚度，分别按照10mm、15mm、20mm、25mm、30mm以及35mm制造(参照图5)，用于下面的评价。
<评价例1：放射线屏蔽性能评价>
1、放射线屏蔽性能评价方法
为了求出γ射线透射屏蔽物质的准确的值，配置如图6形式的实验装置，实施实验。为了最大限度地遮挡从检测器进入的散射线，用铅制作放射源基座，其内径为5mm，长宽分别为40mm、25mm。将屏蔽物质放置于检测器与放射源基座之间，进行测定。所用的放射源为Cs-137(0.662MeV)，制作年份为2011年11月份，放射源强度为5μCi。
利用水凝胶的不同厚度下的透射率值，进行指数拟合(exponential fitting)，求出衰减系数μ值。求出透射率的关联式如下。
透射率(T)＝I/I0＝e-μt
I＝通过屏蔽物质以后的测量值，I0＝初始测量值，μ＝衰减系数，t＝屏蔽体厚度
2、利用制造例1至制造例3的水凝胶基体的评价结果
对于在所述制造例1中制造的不含含金属粒子的水凝胶基体样品的屏蔽体(用pure表示)和在所述制造例2中制造的含氧化金属粒子的水凝胶基体屏蔽体(分别用Fe2O3、WO3、PbO2表示应用了Fe2O3、WO3和PbO2的水凝胶基体)，在不同厚度下测定了γ射线透射量，并示于下表1中。
[表1]
Figure BDA0001463816700000111
另外，对于在制造例1至3中制造的水凝胶基体屏蔽体，在不同厚度下评价透射率后，示于图7中。
参照表1以及图7的结果可知，对于水凝胶基体中含有氧化金属粉末(10μm以下)的试样进行放射线屏蔽实验的结果，所加入的金属粉末的原子序数越高，放射线透射率越低。
为了求出包含于水凝胶基体中的不同氧化金属的屏蔽体的衰减系数值，利用了图6的斜率，对于Cs-137(γ射线)的水凝胶的衰减系数值在纯水凝胶屏蔽体时为0.216cm-1，在分别含有氧化铁、氧化钨、氧化铅的水凝胶屏蔽体时分别为0.246cm-1、0.251cm-1、0.294cm-1，将其结果示于图8中。在图8中还一同示出作为比较例的Al、Fe、Cu的衰减系数。
参照图7，即使是纯水凝胶基体屏蔽体，衰减系数也高于铝，所制造的多种水凝胶基体屏蔽体中，含有氧化铅的水凝胶基体屏蔽体具有最高的衰减系数值。
这种结果表示，纯水凝胶基体屏蔽体或进一步包含诸如金属氧化物粒子的含金属粒子的水凝胶基体屏蔽体的衰减系数低于诸如铁、铜的金属屏蔽体，但是高于铝。同时具有这种放射性屏蔽性能和柔性的基于水凝胶的放射性屏蔽体由于柔性特性，即使受到振动、冲击，也可以持续保持放射性屏蔽效果。
<评价例2：水凝胶基体屏蔽体的张力特性评价>
1、机械性质评价方法
为了测定基体形式的柔性屏蔽体的机械性质，利用拉伸强度试验机(Instron3343 50-N load cell)，在常温下进行了拉伸试验。
通过与上面说明的制造例相同的方法，按照10.0*10.0*3mm3尺寸制作各个柔性屏蔽体试样后，将拉伸速度固定为6mm/min。在亚克力板之间利用粘合剂固定柔性屏蔽体后，进行拉伸试验至完全断裂为止(参照图9，应用了含PbO2的水凝胶基体屏蔽体的例)。
改变应用于拉伸试验中的样品，并分析了根据基体形式的柔性屏蔽体中所包含的含金属粒子的量而变化的断裂伸长率的变化和应力变化。
2、伸长率变化测定结果
图10至图12是分别示出根据Fe2O3粒子、WO3粒子以及PbO2粒子含量而变化的水凝胶基体屏蔽体的断裂张力评价结果的图表。
参照上述图表，包含Fe2O3的柔性屏蔽体在Fe2O3为0.001mol/30mL至0.1mol/30mL的范围内显示出整体上均匀的断裂伸长率。包含WO3的柔性屏蔽体在0.001mol/30mL至0.05mol/30mL的范围内显示出与Fe2O3相似的均匀的断裂伸长率，但是当达到0.1mol/30mL时，断裂伸长率骤减。包含PbO2的柔性屏蔽体在0.001mol/30mL至0.1mol/30mL的范围内断裂伸长率持续减少。
根据含金属粒子的含量，断裂伸长率有所变化，但是即使包含含金属粒子，屏蔽体自身的拉伸特性也能保持在某种程度以内，其结果表明将包含含金属粒子的水凝胶基体用作屏蔽体时，同时发挥屏蔽性能和拉伸特性。
3、应力变化测定结果
测定柔性屏蔽材料对氧化物量的应力变化，并将其结果示于图13至图15中。
参照图13至图15可知，包含Fe2O3的柔性屏蔽体在根据氧化物量的增加而变化的应力-应变曲线的区别不明显，但是包含WO3的柔性屏蔽体和包含PbO2的柔性屏蔽体大体上根据所包含的氧化物量增加而模量增加，而发生断裂时的应变减少。
即，与不含金属氧化物的纯水凝胶相比，金属氧化物的添加量越大，柔性屏蔽体变得越僵硬(Stiff)，拉伸性(Stretchability)越低，但是柔性保持在某种程度以内。
以上，对本发明的优选的实施例进行了详细说明，但是本发明的保护范围并非限定于此，本领域技术人员在利用权利要求书中定义的本发明的基本概念的情形下进行的各种变形以及改良方式均属于本发明的保护范围。
工业上的利用可能性
本发明的柔性放射线屏蔽材料即使增加其厚度，也具有柔性特征，伸缩性优秀，对于γ射线、中子射线等的屏蔽性能优秀，因而能够用于放射性物质的包装或者用作放射性物质保管容器的屏蔽层的一部分，并且通过防止、预防因振动、冲击而发生的放射性物质屏蔽材料的龟裂，在要求稳定的放射线屏蔽效果的领域中利用率高。

Claims (7)

1.一种柔性放射线屏蔽材料，其中，
包含水凝胶基体，所述水凝胶基体是包含离子交联以及共价交联的互穿聚合物结构的含水高分子，
所述离子交联包括由交联离子和与所述交联离子相接的第一高分子的高分子链中存在的反应基团所形成的交联，
所述共价交联包括：i)第一共价交联，通过交联剂形成于第二高分子的相邻的高分子链上；以及ii)第二共价交联，存在于所述第一高分子的高分子链与所述第二高分子的高分子链之间，通过交联剂而形成，
所述水凝胶基体包含分散于所述水凝胶基体内部的金属氧化物粒子，所述金属氧化物粒子包含选自铅、铁、钨以及它们的组合中的化合物，
所述金属氧化物粒子为氧化铁、氧化钨或氧化铅，
所述氧化铁以0.001mol/30mL至0.1mol/30mL的范围包含于水凝胶基体中，
所述氧化钨以0.001mol/30mL至0.05mol/30mL的范围包含于水凝胶基体中，
所述氧化铅以0.001mol/30mL至0.01mol/30mL的范围包含于水凝胶基体中，
在所述范围内拉伸强度及应力优秀。
2.根据权利要求1所述的柔性放射线屏蔽材料，其中，
所述第一高分子是选自海藻酸盐、壳聚糖、透明质酸以及它们的组合中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的柔性放射线屏蔽材料，其中，
所述第二高分子是选自聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯酸以及它们的组合中的任意一种。
4.一种柔性放射线屏蔽材料的制造方法，包括如下步骤：
前体准备步骤，将形成离子交联的高分子的前体成分和形成共价交联的高分子的前体成分混合于溶剂中，准备基体制造用前体溶液；
准备含有金属氧化物粒子的水溶液的步骤，所述金属氧化物粒子包含选自铅、铁、钨以及它们的组合中的化合物；
将交联促进剂和交联剂混合到所述水溶液中，制造粒子分散水溶液后，与所述基体制造用前体溶液混合，以制备粒子分散-前体溶液的步骤；
溶液制造步骤，将交联引发剂和离子交联剂混合到所述粒子分散-前体溶液中，以制造基体制造用溶液；以及
基体制造步骤，将所述基体制造用溶液倒入成型用模具内，进行固化，以制造水凝胶基体，所述水凝胶基体是包含离子交联以及共价交联的互穿聚合物结构的含水高分子，
从而制造包含所述水凝胶基体的柔性放射线屏蔽材料，
所述基体制造步骤中的水凝胶基体还包含分散存在于该水凝胶基体内部的金属氧化物粒子，所述金属氧化物粒子包含选自铅、铁、钨以及它们的组合中的化合物，
所述金属氧化物粒子为氧化铁、氧化钨或氧化铅，
所述氧化铁以0.001mol/30mL至0.1mol/30mL的范围包含于水凝胶基体中，
所述氧化钨以0.001mol/30mL至0.05mol/30mL的范围包含于水凝胶基体中，
所述氧化铅以0.001mol/30mL至0.01mol/30mL的范围包含于水凝胶基体中，
在所述范围内拉伸强度及应力优秀。
5.根据权利要求4所述的柔性放射线屏蔽材料的制造方法，其中，
所述基体制造用前体溶液中，按照1:3～19的重量比含有所述形成离子交联的高分子的前体成分和所述形成共价交联的高分子的前体成分。
6.根据权利要求4所述的柔性放射线屏蔽材料的制造方法，其中，
所述基体制造用前体溶液中的离子交联剂的含量为，使得所述形成离子交联的高分子的前体成分和包含于所述离子交联剂中的离子的摩尔比为1:0.1～0.2。
7.一种放射性物质的收纳方法，其中，
应用包含由权利要求4的制造方法制造的柔性放射线屏蔽材料的放射性物质屏蔽体，来分隔第一空间和第二空间，所述第一空间中收纳有放射性物质或被放射线物质污染的废弃物，所述第二空间是除所述第一空间以外的空间。
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