CN108009129A - 船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能量化评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能量化评价方法，包括以下步骤：(1)确定铅硼聚乙烯复合屏蔽材料性能评价指标体系，指标体系包括一级指标和二级指标；(2)对铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标进行评分分值分配，满分值总计100分；(3)铅硼聚乙烯复合屏蔽材料各项指标评分公式如表3所示，根据评分公式对各项性能指标进行性能评分计算；(4)将步骤(3)所得各项性能指标评分进行加和，得到船用复合屏蔽材料总体得分，并根据铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价准则对铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能进行评价。本发明所提供的综合性能量化评价方法，为铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价及选用提供重要支撑。

Description

船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能量化评价方法

技术领域

本发明属于辐射技术领域，具体涉及一种船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能量化评价方法。

背景技术

船用核动力在使用和运行过程中必然存在许多辐射安全问题，辐射屏蔽是保证人员辐射安全的重要技术手段之一。船上人员众多、长期在外航行，辐射屏蔽设计 要求高。舰船上资源有限，对屏蔽重量限制严格，因此，需在保证人员辐射安全的 同时需尽可能减小屏蔽重量。核动力船舶辐射屏蔽一般采用单一的屏蔽材料或单一 材料的组合，如混凝土、铅及聚乙烯等材料，导致屏蔽重量较大、综合性能较差。

当前船用核动力对屏蔽材料的要求日益苛刻，传统、单一的屏蔽材料已经不能满足 使用要求，而复合屏蔽材料(如铅硼聚乙烯复合屏蔽材料)的使用可减轻屏蔽重量、 提高辐射防护效能，为船总体及核动力系统节省资源，为船上人员辐射健康提供保 障，是屏蔽材料的发展趋势。

目前船用铅硼聚乙烯复合辐射屏蔽材料需根据船用辐射场的组成及特点进行 专门设计和定制，其综合性能要求高、指标组成繁杂，材料种类和生产厂家众多， 综合性能评价及选型难度大，如何对船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能进行合 理的评价成为屏蔽材料应用的难题。目前针对船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性 能尚无可参考的综合性能量化评价方法。因此，构建体系化的船用铅硼聚乙烯复合 屏蔽材料综合性能指标，并对其进行综合性能进行量化评价成为当前该领域的重要 任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种船 用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能综合量化评价方法，为铅硼聚乙烯复合屏蔽材 料综合性能评价及选用提供重要支撑。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能量化评价方法，其包括以下 步骤：

(1)确定铅硼聚乙烯复合屏蔽材料性能评价指标体系，指标体系包括一级指 标和二级指标，其中一级指标包括：工艺性能、屏蔽性能、力学性能、热学性能、 化学性能、耐霉变性能、热老化性能、耐盐雾性能和耐辐照性能，一级指标和二级 指标如表1所示：

表1铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标构成

(2)对铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标进行评分分值分配，分配结果 如表2所示，满分值总计100分：

表2铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标分值分配

(3)铅硼聚乙烯复合屏蔽材料各项指标评分公式如表3所示，根据评分公式 对各项性能指标进行性能评分计算：

表3铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标评分公式

(4)将步骤(3)所得各项性能指标评分进行加和，得到船用复合屏蔽材料 总体得分，并根据铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价准则对铅硼聚乙烯复合屏 蔽材料综合性能进行评价。

按上述方案，所述铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价准则如下：1)总分 ≥80分，表示该材料综合性能优秀；2)60≤总分＜80，表示该材料综合性能合格； 3)总分＜60，表示该材料综合性能不满足要求。

本发明的有益效果在于：本发明首次提出船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合 性能综合量化评价方法，为铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价及选用提供重要 支撑。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面以某材料生产厂家 生产的铅硼聚乙烯复合屏蔽材料为例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

该船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能量化评价方法具体步骤如下：

(1)确定铅硼聚乙烯复合屏蔽材料性能评价指标体系，指标体系包括一级指 标和二级指标，其中一级指标包括：工艺性能、屏蔽性能、力学性能、热学性能、 化学性能、耐霉变性能、热老化性能、耐盐雾性能和耐辐照性能，一级指标和二级 指标如表4所示：

表4铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标构成

(2)对铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标进行评分分值分配，分配结果 如表5所示，满分值总计100分：

表5铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标分值分配

(3)铅硼聚乙烯复合屏蔽材料各项指标评分公式如表6所示，根据评分公式 对各项性能指标进行性能评分计算，该铅硼聚乙烯复合屏蔽材料各项指标评分情况 如表7所示。

表6铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标评分公式

表7某铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能得分

说明：

(Ⅰ)γ屏蔽性能测试方法为：

γ屏蔽性能是反映材料对γ射线的屏蔽效果，在放射源与探测器之间无和有 屏蔽材料时，到达探测器γ射线辐射量的比值，采用如下定义计算γ屏蔽系数K_γ：

其中：

N₀—无屏蔽材料时的γ探测器的读数；

N—有屏蔽材料时的γ探测器的读数。

测试样品厚度为40mm±0.3mm、80mm±0.3mm，要求板面平整光滑，无气 泡、夹杂、空隙等明显缺陷。

需对厚度为40mm、80mm的材料屏蔽性能进行测试。

(Ⅱ)快中子屏蔽性能测试方法为：

快中子屏蔽性能是反映材料对快中子射线的屏蔽效果，在放射源与探测器之 间无和有屏蔽材料时，到达探测器射线辐射量的比值，屏蔽系数测试时采用影锥法 消除散射中子的影响。快中子屏蔽系数K_n定义如下：

其中：

N₀—无屏蔽材料时，中子的计数；

N_b—无屏蔽材料时，散射中子的计数；

N₁—有屏蔽材料时，中子的计数；

N`_b—有屏蔽材料时，散射中子的计数。

测试样品厚度为40mm±0.3mm，要求板面平整光滑，无气泡、夹杂、空隙等 明显缺陷。

(Ⅲ)热中子屏蔽测试方法为：

利用慢化Cf-252中子源产生的热中子场进行检测，测量被材料屏蔽的热中子 与原始热中子强度的比值，测试时，样品完全覆盖探测器的灵敏区。在该热中子辐 射场中，采用热中子探测器外包隔的方式扣除隔上中子(一般中子能量在0.5eV以 上)的影响。热中子屏蔽率A_th定义如下：

其中：

N₀—无屏蔽材料时，全谱中子产生的探测器计数；

N_Cd—无屏蔽材料时，隔上中子产生的探测器计数；

N₁—有屏蔽材料时，全谱中子产生的探测器计数；

N`_Cd—有屏蔽材料时，隔上中子产生的探测器计数。

测试样品厚度为10mm±0.1mm，要求板面平整光滑，无气泡、夹杂、空隙等 明显缺陷。

(Ⅳ)耐霉变测试方法为：

参照GJB 150.10A-2009ZZ军用装备实验室环境试验方法第10部分：霉菌 试验，试样规格为80mm×10mm×4mm，数量为6个，试样表面应无可见裂痕、 划痕或其它可见缺陷。

根据GB/T 1741-2007中表1中第1菌种组进行培育，将培育的菌种接种在试 样的表面，将接种的试样在30℃±1℃，相对湿度不小于95％±5％的条件下培养 28天后，按照GJB 150.10A-2009中表2进行等级评定及表征长霉程度。

(Ⅴ)耐辐照性能测试方法为：

耐辐照性能反映材料在辐照环境条件下性能发生的变化，采用拉伸强度和冲 击强度的保持率△RL进行表征：

其中：

H₀—辐照试验前的性能指标；

H—辐照试验后的性能指标，材料累积辐照剂量为10⁴Gy。

对铅硼聚乙烯采用Co-60γ源进行辐照，主要采用的标准规范如下：

JJF 1018-2009使用重铬酸钾(银)剂量计测量γ射线水吸收剂量标准方法

GB/T 1043.1-2008塑料简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器化冲击 试验；

(4)将步骤(3)所得各项性能指标评分进行加和，得到船用复合屏蔽材料 总体得分，并根据铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价准则对铅硼聚乙烯复合屏 蔽材料综合性能进行评价，铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价准则如下：1) 总分≥80分，表示该材料综合性能优秀；2)60≤总分＜80，表示该材料综合性能 合格；3)总分＜60，表示该材料综合性能不满足要求。根据该评价准则，该铅硼 聚乙烯复合屏蔽材料总体得分为84.79，说明其综合性能优秀，可用于船体辐射屏 蔽。

Claims (2)

1.一种船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能量化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定铅硼聚乙烯复合屏蔽材料性能评价指标体系，指标体系包括一级指标和二级指标，其中一级指标包括：工艺性能、屏蔽性能、力学性能、热学性能、化学性能、耐霉变性能、热老化性能、耐盐雾性能和耐辐照性能，一级指标和二级指标如表1所示：

表1铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标构成

(2)对铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标进行评分分值分配，分配结果如表2所示，满分值总计100分：

表2铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标分值分配

(3)铅硼聚乙烯复合屏蔽材料各项指标评分公式如表3所示，根据评分公式对各项性能指标进行性能评分计算：

表3铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能指标评分公式

(4)将步骤(3)所得各项性能指标评分进行加和，得到船用复合屏蔽材料总体得分，并根据铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价准则对铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能进行评价。

2.根据权利要求1所述的船用铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能量化评价方法，其特征在于，所述铅硼聚乙烯复合屏蔽材料综合性能评价准则如下：1)总分≥80分，表示该材料综合性能优秀；2)60≤总分＜80，表示该材料综合性能合格；3)总分＜60，表示该材料综合性能不满足要求。