CN116113744A - 具有带有防护属性的材料的建筑元件和结构 - Google Patents
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Abstract
一种防护系统,包括多个可运输模块、壁板或块件,它们可连接以形成容纳区域并限定辐射屏障。多个可运输模块中的每一个具有限定容纳区域的第一辐射壁、与第二壁间隔开的第二辐射壁、以及位于第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的辐射防护填充材料。辐射防护填充材料包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的一部分的超吸收聚合物(SAP)或者完全填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的非牛顿流体中的一种。辐射防护填充材料的量足以显著降低容纳区域外部的可测量辐射水平。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求2020年7月30日提交的第63/058,679号美国临时专利申请和2020年7月30日提交的第63/058,639号美国临时专利申请的优先权,在此通过引用将其公开内容全部并入于此。
技术领域
本公开涉及辐射、弹道、法令和/或爆炸防护的领域,并且更具体地涉及具有带辐射、弹道和/或爆炸防护属性的材料的可快速部署设施。本公开还涉及单独用于中子衰减或与其它防护属性组合地用于中子衰减的辐射防护材料。本公开还涉及辐射疗治设施,包括临时辐射疗治设施、敏感电子和通信设施以及能量设施。在一些实施例或方面中,本公开通过容易地改变体积和质量来为临时辐射疗治设施提供后勤优势。
背景技术
在用于在辐射治疗医疗设施中诊断和疗治患者的辐射治疗中使用防护来自辐射产生源的受控剂量的辐射的后勤。在辐射治疗医疗设施中工作的医生和/或健康护理专业人员和/或技术人员,或者仅仅在辐射治疗医疗设施附近的周围区域中的人需要受到保护,以免受所产生的辐射的有害影响。结构内的装备和/或人员可能寻求保护以免受外部辐射的有害影响。辐射防护传统上用于将辐射治疗医疗设施中的辐射产生源与周围区域隔离,并且提供一些保护以免受与装备的正常使用相关联的辐射水平的影响,并且在一定程度上还在辐射产生源装备发生事故的情况下提供保护。对于大多数医学治疗,通常仅需要低能量中子衰减。随着使用诸如碳之类的其它离子的质子疗法和强子疗法的使用的增加,经历了显著的中子能量,从而使得用于临时的、移动的和战术的建筑物的典型质量解决方案无效。
典型的辐射防护,其形式为混凝土墙、混凝土块、粒状填料、铅或土堆,可能限制在许多地方建造临时、移动和/或战术设施的可行性。在非车辆交通周围规划的许多城市中,不存在用于连同设施一起安排材料和装备的物流。类似地,偏远地区没有装备资源和可靠的原材料。可行性限制可能是由于将例如数百或数千个混凝土块从生产商运输到需要这种临时设施的位置的高运输成本。例如,可行性限制也可能是由于辐射防护材料在模块化建筑结构内的充分集成以在临时设施的结构内实现足够水平的辐射能量抑制。
辐射防护的形式以及各种形式的弹道、爆炸和法令保护需要大体积质量,通常是混凝土和钢,以防护使用者和/或装备免受威胁的破坏力。运输和处理大体积的质量的需要削弱了运输高能辐射医疗设备或临时或移动地保护敏感电子设备和人的能力。一旦设施被放置,设施的移除需要在设施的建造期间运输和处理该质量的相同挑战。
对于可以在多个地点处短时间使用的临时和移动辐射治疗设施,用于建筑结构内的辐射防护的混凝土块或颗粒填充物可能需要被运输、放置在设施内和/或设施周围,然后被移除并再次运输。保持40,000磅(20吨)负载的示例性道路重量限制可能需要大约25-40辆卡车来运输用于单个辐射设施建筑结构的辐射防护物,这导致在特定地点处的辐射防护填充材料的单次组装/移除非常昂贵(例如,大约$100,000~150,000)。
对于能够阻止20MeV或更小的辐射水平(这在治疗辐射中是典型的)的可运输的防护外壳的挑战是必须伴随设施以实现安全防护水平的大量质量。即使是运输集料(aggregate)及其移除也使得物流工作变得困难。在高密度的城市地区,简单地不存在储存和放置大量材料的空间。在偏远地区和发展中国家,可能不存在处理大体积质量的装备,并且可用集料的质量是未知的。因此,在本领域中需要一种可运输的防护外壳,其运输、设置和移除是成本有效的,并且有效地提供对与传统辐射治疗设施相关联的辐射水平的防护。
在武器技术中,粒子束武器(例如离子炮或质子束)需要防护敏感的电子设备,如果暴露于来自粒子束武器的高能中子,则该敏感的电子设备可能失效。由于这些武器系统的高能量,防护系统必须具有几英尺的混凝土,以便充分地保护电子设备。这通常是成本过高的和/或后勤上不可能的。部署容纳敏感装备的设施而不使用混凝土或大量集料的能力提供了战术解决方案。
在核工业中,小型模块化反应堆(SMR)被配置成以小规模产生核动力。这些系统的缺点是不能在没有巨大质量的混凝土的情况下高效地和成本有效地衰减高能中子。
在通信行业中,云/服务器群操作通常需要防护敏感且关键的电子设备,以免暴露于来自甚至非核设备的电磁辐射突发。军用通信设施可能还需要防弹道和防爆。希望在不增加显著的质量和体积的情况下保护这些操作。
在某些使用高能X射线机的无损检测工业中,必须局部检查大件,这使得建立传统的防护外壳的任务昂贵且耗时。
因此,在本领域中需要具有带有辐射、弹道和/或爆炸防护属性的材料的可快速部署的设施。
发明内容
鉴于现有技术中的需要,本公开的一个目的是提供具有带有辐射、弹道、法令和/或爆炸防护属性的材料的可快速部署设施。
在本公开的一些非限制性实施例或方面中,防护设施可以包括多个可运输模块、壁板或块件,它们可连接以形成容纳区域并限定辐射屏障。多个可运输模块中的每一个可以包括限定容纳区域的第一辐射壁、与第二壁间隔开的第二辐射壁、以及位于第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的辐射防护填充材料。辐射防护填充材料可以包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的一部分的超吸收聚合物(SAP)。当空隙的剩余部分填充有液体使得SAP吸收至少一部分液体时,辐射防护填充材料的量可以足以显著降低容纳区域外部的可测量辐射水平。
在本公开的一些非限制性实施例或方面中,多个可运输模块可包括可连接在一起以限定防护设施的竖直壁的一个或多个侧壁模块和可连接到一个或多个侧壁模块的上端的一个或多个房顶模块。至少一个桁架可以横跨在相对的侧壁模块之间,并且可以被配置用于支撑一个或多个房顶模块中的至少一个。防护设施还可包括具有多个细长梁的基础,所述细长梁以对应于防护设施的平面布置图的图案布置,其中每个细长梁被配置用于支撑一个或多个侧壁模块。防护门可以设置在至少一个侧壁模块上。多个可运输模块中的每一个的厚度可为0.5米至6米。
在本公开的一些非限制性实施例或方面中,至少第二组可运输模块可围绕多个可运输模块。SAP可以是合成SAP、半合成SAP或天然SAP。SAP可以包括被配置用于增强辐射能量的吸收的元素。
在本公开的一些非限制性实施例或方面中,防护设施可以包括多个可运输模块、壁板或块件,其可连接以形成容纳区域并限定辐射屏障。多个可运输模块中的每一个可包括限定容纳区域的第一辐射壁、与第二壁间隔开的第二辐射壁、以及位于第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的辐射防护填充材料。辐射防护填充材料可以包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的非牛顿流体。该非牛顿流体可被配置成大体上降低容纳区域外部的可测量辐射水平。
在本公开的一些非限制性实施例或方面中,多个可运输模块或壁板可以包括可连接在一起以限定防护设施的竖直壁的一个或多个侧壁模块以及可连接到一个或多个侧壁模块的上端的一个或多个房顶模块。至少一个桁架可以横跨在相对的侧壁模块之间,并且可以被配置用于支撑一个或多个房顶模块中的至少一个。在需要竖直保护的情况下,模块可以悬挂在壁之间来代替桁架,从而允许防护填充。防护设施还可包括具有多个细长梁的基础,所述细长梁以对应于防护设施的平面布置图的图案布置,其中每个细长梁被配置用于支撑一个或多个侧壁模块。防护门可以设置在至少一个侧壁模块上。多个可运输模块中的每一个的厚度可为0.5米至6米。可运输模块的宽度和高度可以是任何期望的尺寸。在一些实施例或方面中,可选择可运输模块的宽度和高度以便于经由常规运输装置的运输。为了满足期望的高度和宽度要求,可以使用多个可运输模块。
在本公开的一些非限制性实施例或方面中,非牛顿流体可以是触稠流体、触变流体、膨胀流体、假塑性流体或其任意组合。非牛顿流体可具有防弹道和防爆属性。
在本公开的一些非限制性实施例或方面中,一种构建模块化防护设施的方法可包括连接多个可运输模块、壁板或块件以形成容纳区域并限定连续辐射屏障。多个可运输模块中的每一个可具有限定容纳区域的第一辐射壁和与第二壁间隔开的第二辐射壁。该方法还可以包括用辐射防护填充材料填充第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的空隙。辐射防护填充材料可以包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的一部分的超吸收聚合物(SAP)和填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的整个空隙的非牛顿流体中的一种。该方法还可包括在拆卸多个模块之前从空隙去除辐射防护填充材料的至少一部分。
在其它非限制性实施例或方面中,本公开内容的特征可在于以下编号的条款中的一个或多个。
条款1:一种防护设施,包括:多个可运输模块、壁板或块件,所述多个可运输模块、壁板或块件可连接以形成容纳区域并限定辐射屏障,所述多个可运输模块中的每一个包括:限定所述容纳区域的第一辐射壁;与第二壁分隔开的第二辐射壁;以及辐射防护填充材料,其位于第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间,其中辐射防护填充材料包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的一部分的超吸收聚合物(SAP),并且其中当空隙的剩余部分填充有液体使得SAP吸收液体的至少一部分时,辐射防护填充材料的量足以显著降低容纳区域外部的可测量辐射水平。
条款2:根据条款1的防护设施,其中,多个可运输模块包括可连接在一起以限定防护设施的竖直壁的一个或多个侧壁模块,以及可连接到一个或多个侧壁模块的上端的一个或多个房顶模块。
条款3:根据条款2的防护设施,还包括至少一个桁架,所述至少一个桁架跨越在相对的侧壁模块之间并且被配置用于支撑所述一个或多个房顶模块中的至少一个。
条款4:根据条款2或3的防护设施,还包括具有多个细长梁的基础,所述多个细长梁以与所述防护设施的平面布置图对应的图案布置,其中所述细长梁中的每个细长梁被配置用于支撑所述一个或多个侧壁模块。
条款5:根据条款2至4中任一项的防护设施,还包括在所述侧壁模块中的至少一个侧壁模块上的防护门。
条款6:根据条款1至5中任一项所述的防护设施,其中,所述多个可运输模块中的每一个的厚度为0.5米至6米。
条款7:根据条款1至6中任一项所述的防护设施,还包括围绕所述多个可运输模块的至少第二组可运输模块。
条款8:根据条款1至7中任一项的防护设施,其中,所述SAP是合成SAP、半合成SAP或天然SAP。
条款9:根据条款1至8中任一项的防护设施,其中,所述SAP包括被配置用于增强辐射能量的吸收的元素。
条款10:一种防护设施,包括:多个可运输模块、壁板或块件,所述多个可运输模块、壁板或块件可连接以形成容纳区域并限定辐射屏障,所述多个可运输模块中的每一个包括:限定所述容纳区域的第一辐射壁;与第二壁间隔开的第二辐射壁;以及位于第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的辐射防护填充材料,其中所述辐射防护填充材料包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的非牛顿流体,以及其中所述非牛顿流体被配置成实质上降低所述容纳区域外部的可测量辐射水平。
条款11:根据条款10的防护设施,其中,所述多个可运输模块包括一个或多个侧壁模块和一个或多个房顶模块,所述一个或多个侧壁模块能够连接在一起以限定所述防护设施的竖直壁,所述一个或多个房顶模块能够连接至所述一个或多个侧壁模块的上端。
条款12:根据条款11的防护设施,还包括至少一个桁架,所述至少一个桁架跨越在相对的侧壁模块之间并且被配置用于支撑所述一个或多个房顶模块中的至少一个。
条款13:根据条款11或12的防护设施,还包括具有多个细长梁的基础,所述多个细长梁以与所述防护设施的平面布置图对应的图案布置,其中所述细长梁中的每个细长梁被配置用于支撑所述一个或多个侧壁模块。
条款14:根据条款11至13中任一项的防护设施,还包括在所述侧壁模块中的至少一个侧壁模块上的防护门。
条款15:根据条款10至14中任一项的防护设施,其中,所述多个可运输模块中的每一个的厚度为0.5米至6米。
条款16:根据条款10至15中任一项所述的防护设施,还包括围绕所述多个可运输模块的至少第二组可运输模块。
条款17:根据条款10至16中任一项的防护设施,其中,所述非牛顿流体是触稠流体、触变流体、膨胀流体、假塑性流体或其任何组合。
条款18:根据条款10至17中任一项的防护设施,其中,所述非牛顿流体具有防弹和防爆属性。
条款19:一种构建模块化防护设施的方法,所述方法包括:
连接多个可运输模块、壁板或块件以形成容纳区域并限定辐射屏障,所述多个可运输模块中的每一个包括:限定所述容纳区域的第一辐射壁;以及与第二壁分隔开的第二辐射壁;以及用辐射防护填充材料填充第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的空隙,其中所述辐射防护填充材料包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的一部分的超吸收聚合物(SAP)和填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的整个空隙的非牛顿流体中的一种。
条款20:根据条款19的方法,还包括在拆卸所述多个模块之前从所述空隙去除所述辐射防护填充材料的至少一部分。
附图说明
本文仅通过示例的方式,参考附图描述了本公开的一些实施例或方面。现在具体详细参考附图,强调的是,所示的实施例或方面是作为示例的,并且是为了说明性地讨论本公开的实施例或方面的目的。在这点上,结合附图的描述使得本领域技术人员清楚可以如何实践本公开的实施例或方面。
图1是根据本公开的一个或多个实施例或方面的第一示例性模块化设施的平面布置图;
图2是根据本公开的一个或多个实施例或方面的第一示例性模块化设施的基础的俯视平面图布局;
图3是根据本公开的一个或多个实施例或方面的用于多个电子设备的辐射防护的另一模块化设施的平面布置图;
图4是根据本公开的一个或多个实施例或方面的第二示例性模块化设施的等距分解图;
图5示出了根据本公开的一个或多个实施例或方面的airoof X-pod设施;
图6是根据本公开的一个或多个实施例或方面的另一模块化设施的平面布置图;
图7是图6所示的模块化设施的等距图;
图8是根据本公开的一个或多个实施例或方面的另一模块化设施的平面布置图;
图9是图8所示的模块化设施的侧视图;
图10是图8所示的模块化设施的等距分解图;
图11是根据本公开的一个或多个实施例或方面的另一模块化设施的平面布置图;
图12是图11所示的模块化设施的侧视图;
图13是图11所示的模块化设施的等距分解图;
应当理解,图1-13是示意图,并且特征不一定按比例绘制。
具体实施方式
在已经公开的那些益处和改进中,本公开的其他目的和优点将从结合附图的以下描述变得明显。本文公开了本公开的详细实施例或方面;然而,应理解,所公开的实施例或方面仅是可以以各种形式实施的本公开的说明。另外,关于本公开的各个实施例或方面给出的每个示例旨在是说明性的而非限制性的。
在整个说明书和权利要求书中,除非上下文另外明确规定,否则以下术语采用与本文明确关联的含义。如本文所使用的短语“在一个实施例或方面中”、“在实施例或方面中”和“在一些实施例或方面中”不一定是指相同的(一个或多个)实施例,尽管它可以是相同的。此外,如本文所使用的短语“在另一实施例或方面”和“在一些其它实施例或方面”不一定是指不同的实施例,尽管它可以指不同的实施例。不脱离本公开的范围或精神。在不脱离本公开的范围或精神的情况下,本公开的所有实施例或方面旨在是可组合的。
如本文所用,术语“基于”不是排他性的,并且允许基于未描述的另外的因素,除非上下文另外清楚地指明。此外,在整个说明书中,“一”、“一个”和“该”的含义包括复数引用。“…中”的含义包括“…中”和“上”。
如本文所用,诸如“包括”、“包含”和“具有”之类的术语不将具体权利要求的范围限制为权利要求所记载的材料或步骤。
如本文所用,诸如“由…组成”之类的术语将具体权利要求的范围限制为权利要求所记载的材料和步骤。
除非另有说明,本文公开的所有范围或比率应理解为包括起始值和结束值以及包含在其中的任何和所有子范围或子比率。例如,所述的范围或比率“1至10”应被认为包括在最小值1和最大值10之间(且包括端值)的任何和所有子范围或子比率;即,以最小值1或更大值开始并以最大值10或更小值结束的所有子范围或子比率。本文公开的范围和/或比率表示在指定范围和/或比率上的平均值。
术语“第一”、“第二”等不是指任何特定的顺序或时间顺序,而是指不同的条件、性质或要素。本文提及的所有文献以其整体“通过引用并入”。术语“至少”与“大于或等于”同义。
如本文所用,“至少一个”与“一个或多个”同义。例如,短语“A、B或C中的至少一个”是指A、B或C中的任何一个,或A、B或C中的任何两个或更多个的任何组合,例如,“A、B和C中的至少一个”包括单独的A;或单独的B;或单独的C;或A和B;或A和C;或B和C;或所有的A、B和C。词语“包括”和“包含”等不排除除了在作为整体的任何权利要求或说明书中列出的那些要素或步骤之外的要素或步骤的存在。在本说明书中,“包括”是指“含有”。
对各种实施例或方面的论述可将某些特征描述为在某些限制内“特定地”或“优选地”(例如,在某些限制内“优选地”、“更优选地”或“甚至更优选地”)。应当理解,本公开不限于这些特定或优选的限制,而是涵盖本文所述的各种实施例或方面和方面的整个范围。本公开包括以下实施例或方面的任何组合,由以下实施例或方面以任何组合组成,或基本上由以下实施例或方面以任何组合组成。本公开的各种实施例或方面在单独的附图中示出。然而,应当理解,这仅仅是为了易于说明和讨论。在本公开的实践中,在一个附图中示出的一个或多个实施例或方面可以与在一个或多个其它附图中示出的一个或多个实施例或方面组合。
如本文所用的,“非牛顿流体”是具有作为施加在流体上的应力的函数而变化的粘度的流体。在一些实施例中,所施加的应力是剪切应力。在一些实施例中,所施加的应力是法向应力。
如本文所用的,“触稠流体”是具有随施加应力的持续时间增加而增大的粘度的流体。
如本文所用的,“触变流体”是具有随施加应力的持续时间增加而降低的粘度的流体。
如本文所用的,“膨胀流体”是具有随施加应力的量值增加而增大的粘度的流体。
如本文所用的,触稠流体和膨胀流体可统称为“剪切增稠流体”。如本文所用的,假塑性流体和触变流体可统称为“剪切稀化流体”。
如本文使用的,“非牛顿流体前体”是在添加液体(例如但不限于水)时形成非牛顿流体的成分。
如本文所用的,“超吸收聚合物”或“(SAP)”是相对于SAP的初始重量可吸收至少一定重量的液体的聚合物。
本文引用的所有现有专利、公开和测试方法通过引用整体被并入。具体地,美国专利6,973,758、7,655,249、9,027,297、9,171,649和10,878,974出于所有目的通过引用整体并入本文。
在一些实施例或方面中,本公开的各种模块化建筑结构可以是容纳辐射产生源(例如,线性加速器、强子源、X射线源、质子和/或中子束源、工业X射线或辐射照相CT扫描仪等)的永久的和/或临时的辐射治疗设施。在一些实施例或方面中,例如,当永久性辐射治疗设施需要维护时,可以使用临时辐射治疗设施。在一些实施例或方面中,示例性临时设施,在本文中也被称为临时辐射室(TRV),可以被设置在永久设施附近,以通过使用TRV代替处于维护中的永久辐射治疗设施来防止特定地点处的患者吞吐量的减少。在一些实施例或方面中,TRV还可用于其中健康护理递送可能受限的远程地点。在一些实施例或方面中,本公开的各种模块化建筑结构可以是容纳电子和/或通信装备并提供辐射、强子粒子、爆炸、法令和/或弹道保护的永久的和/或临时的设施。
因此,本文的本公开的一些实施例或方面关注于用于这些设施中的各种填充材料,特别地,用于移动式辐射治疗和TRV的填充材料。尽管本文的示例性实施例或方面使用辐射治疗设施,但是本领域技术人员应当理解,这些示例性实施例或方面仅是为了概念清楚性,而不是为了限制本文教导的实施例或方面。各个实施例或方面可以包括通过使用引入设施(例如,计算机装备、军事装备等)的壁中的SAP或非牛顿流体来防护用于任何应用的辐射的任何设施。其它实施例或方面可包括通过使用引入设施的壁中的SAP或非牛顿流体而提供的用于爆炸和/或弹道防护的任何设施。其他实施例或方面可以包括通过使用引入到设施的壁中的SAP或非牛顿流体而提供的用于辐射、爆炸和弹道防护的任何设施。
图1是根据本公开的一个或多个实施例或方面的第一示例性模块化设施10的平面布置图。该设施10可包括:疗治室20,其包括辐射治疗设备25(辐射产生源);和用于辐射治疗设备25的控制站22。设施10的内部可包括等待区30、接待/安排区31、更衣区35、休息室34和存储区32、38。机械区33可包含任何必要的加热和制冷装备,并可从外部接近,如附加存储区36那样。设施10可包括电子隔间27、工作人员槽28和可饮用的废液(例如水)箱29。
进入疗治室20可以经由辐射防护门40和走廊37。一旦在疗治室20内,患者躺在疗治台24上,并且可以根据控制站22处的操作员输入的治疗参数,通过辐射治疗设备25来实施辐射治疗。如图1的实施例或方面中所示的设施10的平面布置图的特征可以是永久和/或临时的辐射治疗建筑结构。
例如,设施10可以是临时辐射治疗设施,例如TRV,其可以由若干预制模块构成,以便加速临时辐射治疗设施的模块化组装和拆卸。在图1所示的实施例中,底层可以包括四个不同的模块,每个模块具有基于临时辐射治疗设施的期望工程和/或架构规范的预定覆盖区(例如,基本上矩形的覆盖区)。模块101、102和103例如可以长度相等,并且可以彼此并排放置。模块104可以被放置成跨越模块101、102和103的各端部(图1的右侧)。在一些实施例或方面中,可以以任何合适的配置布置任何合适的、预定形状/和尺寸的任何数量的不同模块,以实现临时辐射治疗设施的期望工程和/或架构规范。例如,疗治室可以完全被包含在模块102内。
在一些实施例或方面中,模块101、102和103可以被设计成使得当组装时,组装的模块限定围绕疗治室20的多个空隙空间50、52、54、56、58和60。这些空隙空间可以被设计成填充有辐射防护填充材料M。此外,模块101、102和103提供形成第一辐射防护壁的疗治室20的内壁110和形成第二辐射防护壁的外壁115。因此,辐射防护填充材料M可以填充空隙空间50、52、54、56、58和60,并且定位在第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间。防护屏障或辐射防护屏障可由第一辐射防护壁和第二辐射防护壁形成。
虽然图1涉及模块化设施,但是在其他实施例或方面中,设施可以是现有结构,其中提供附加的壁或板以向现有结构赋予辐射、弹道和/或爆炸属性。
在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料M可包括如本文所述的SAP。以这种方式,使用SAP作为辐射防护填充材料的一部分或作为唯一的辐射防护填充材料,仅例如但不限于,相对低重量的SAP(例如6-8吨)可以被运输到要建造设施10的地点。例如,可以将固体形式的SAP引入疗治室20周围的空隙空间50、52、54、56、58和60中,并且可以将预定量的液体(例如水)泵入带有所引入的固体形式的SAP的空隙空间中,以将固体SAP转化成凝胶或溶胶。SAP凝胶或溶胶的质量可以是所引入的固体形式SAP的初始质量的600倍。该凝胶可以用于填充空隙空间50、52、54、56、58和60。以这种方式使用SAP作为辐射防护填充材料M可以节省运输成本。辐射防护填充材料M的精确数量和所需分布取决于从设备25发出的辐射的特性。
在各种实施例或方面中,液体量可以是用于填充空隙空间的初始SAP重量的10-100倍,其中初始SAP重量是引入液体之前的SAP重量。液体量可以是用于填充空隙空间的初始SAP重量的100-1000倍。液体量可以是用于填充空隙空间的初始SAP重量的1,000-10,000倍。液体量可以是用于填充空隙空间的初始SAP重量的10,000-100,000倍。液体量可以是用于填充空隙空间的初始SAP重量的100,000-1,000,000倍。液体量可以是用于填充空隙空间的初始SAP重量的1,000,000-10,000,000倍。
此外,相邻的空隙空间(例如50和54、54和52、52和58)可以流体连通,使得一旦填充有辐射防护填充材料M,则辐射防护填充材料M的基本连续的辐射屏障可以形成在疗治室20周围。通过保持在永久可流动的状态,例如粘性SAP凝胶,例如,辐射防护填充材料M可以不由于沉降或地震事件而破裂。
在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料M可包括SAP以及可引入空隙中的任何合适类型的辐射防护填充材料,例如金属片、粒状填充物、沙子、水泥、混凝土等。SAP凝胶还可以为空隙中使用的其它类型的辐射防护填充材料提供物理支撑。
在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料M可包括固体形式的SAP,其以与可用于衰减电离辐射(伽马、X射线和/或高紫外线辐射)的金属或高原子序数元素颗粒(例如铅、钨或铋)的混合物的形式存在。混合物中使用的元素可以根据所使用的辐射类型进行调整。
在一些实施例中,辐射防护填充材料M可包括如本文所述的非牛顿流体。以这种方式,使用非牛顿流体作为辐射防护填充材料的一部分或唯一的辐射防护填充材料,仅作为示例而非限制,任何数量的不同模块可以被运输到设施10将被建造的地点。非牛顿流体可被泵入疗治室20周围的空隙空间50、52、54、56、58和60中。辐射防护填充材料M的精确数量和所需分布取决于从设备25发出的辐射的特性。
在一些实施例中,仅非牛顿流体可用于填充空隙空间。
在一些实施例中,任何合适量的非牛顿流体可用于用辐射防护填充材料M以及其它类型的辐射防护填充材料(例如水泥、混凝土、金属防护、高吸收性聚合物(SAP)等)填充空隙空间。
此外,相邻的空隙空间(例如,50和54、54和52、52和58)可流体连通,使得一旦填充有辐射防护填充材料M,辐射防护填充材料M的基本连续的辐射屏障可形成在疗治室20周围。通过保持在永久可流动的状态,例如非牛顿流体,例如辐射防护填充材料M可以不由于沉降或地震事件而破裂或断裂,特别是如果非牛顿流体是如本文所述的剪切增稠流体的话。例如,当辐射防护填充材料M是剪切增稠流体时,粘度可以随着源于地震事件的施加的应力的施加而增大。在一些实施例中,这种粘度的增大可以为填充材料M提供结构完整性,从而防止破裂和断裂。
在一些实施例中,辐射防护填充材料M可包括非牛顿流体连同可被引入空隙中的任何合适类型的辐射防护填充材料,例如金属片、粒状填充物、沙、水泥、混凝土等。非牛顿流体也可以为空隙中使用的其它类型的辐射防护填充材料提供物理支撑。
在一个特定的非限制性实施例中,该非牛顿流体可以通过向非牛顿流体前体(例如但不限于多个颗粒)加入液体(例如水)而形成。例如,所述多个颗粒可包含玉米淀粉,使得水的加入导致形成膨胀流体,所述膨胀流体包含玉米淀粉在水中的悬浮物。在另一示例中,多个颗粒可包括石膏颗粒,使得水的添加导致形成触稠石膏浆体(paste)。在又一示例中,所述多个颗粒为多个二氧化硅纳米颗粒。在该示例中,可将液体聚乙二醇(PEG)加入到多个二氧化硅纳米颗粒,以形成膨胀流体,膨胀流体包含多个二氧化硅纳米颗粒在PEG中的悬浮物。
在一些实施例中,在添加液体之前,非牛顿流体前体(例如,多个颗粒)可以与其它类型的辐射防护材料混合。例如,将液体添加到非牛顿流体前体和其它辐射防护材料的组合物可形成具有非牛顿属性的复合防护填充材料Mc。例如,在非限制性方面,组合沙、水泥或其任意组合中的至少一个与玉米淀粉、石膏或其任意组合中的至少一个,然后将水加入到所得混合物,可以得到具有剪切增稠属性的复合形式的混凝土。当然,在一些实施例中,非牛顿流体也可在引入其它辐射防护材料之前形成。
在一些实施例中,辐射防护填充材料M可包括非牛顿流体,其以带有可溶解于或可不溶解于非牛顿流体中的金属或高原子序数元素颗粒(例如钨)的混合物的形式存在。金属或高原子序数元素颗粒可用于衰减电离辐射(γ、X射线和/或高紫外线辐射)。混合物中使用的元素可以根据所使用的辐射类型进行调整。
在一些实施例或方面中,多个模块可以层叠在一起以优化防护。例如,第一组模块可以被连接以限定容纳区域,并且至少第二组模块可以围绕第一组模块的至少一部分。在一些实施例或方面中,第一组模块可以限定内层,而至少第二组模块可以限定一个或多个外层。第一组模块可以填充有第一辐射防护填充材料,而第二组模块可以填充有与第一辐射防护材料不同或与第一防护材料相同的第二辐射防护材料。可以选择具有不同填充材料的多组模块,以优化防护并产生复合防护屏障。
在一些实施例中,在特定位置处使用临时辐射治疗设施TRV一段时间之后,可以将TRV拆卸以运输到另一位置。为了进一步帮助快速拆卸,可以将非牛顿流体泵出空隙空间并运输,或适当地对其进行处置。该处理可从TRV中除去大量物质以便利运输。
在一些实施例或方面中,在特定位置处使用临时辐射治疗设施TRV一段时间之后,可以将TRV拆卸以运输到另一位置。为了进一步帮助快速拆卸,可以将盐(例如氯化钠、氯化钾)引入到带有SAP凝胶的辐射防护填充材料M中,以便诱导从SAP凝胶回到SAP固体形式以及分开的液相(例如水)的相态转变。该处理使得容易从TRV中除去全部物质以促进运输。在一些实施例或方面中,用于将SAP凝胶转变为固体形式的盐的阳离子可以是与SAP中存在的相同的阳离子。例如,如果SAP是聚丙烯酸钠,则盐可以是氯化钠。同样,如果SAP是聚丙烯酸钾,则盐可以是氯化钾。
在一些实施例或方面中,SAP可以通过使用通常用于融化雪和冰的盐水还原回液态。
在一些实施例或方面中,SAP可以通过将SAP材料加热到210华氏度还原回液态,例如使用用于融雪的装备。
房顶模块(未示出)可以被设计成放置在模块101、102和103上方,并且具有从模块101中的剪力墙64跨越到模块103中的剪力墙62的桁架。类似地,房顶模块可以构造成在疗治室20上方在房顶模块内形成的空隙中支撑辐射防护填充材料M,从而也允许引入辐射防护填充材料M。结果,直接位于疗治室20上方的辐射防护填充材料的载荷可以通过桁架分布到剪力墙62、64,而不是支承在疗治室本身上。
该设施的基础可以是简单的混凝土板。下沉和/或地震活动对混凝土板上的辐射治疗结构的影响可能导致辐射性的泄漏。此外,混凝土板是更永久的结构,并且可能不能用于临时结构,例如TRV。在一些实施例或方面中,为了更容易的组装和更好的重量分布,可以使用作为临时结构的基础的凹进地基梁(recessed grade beam)的图案。
图2是根据本公开的一个或多个实施例或方面的第一示例性模块化设施的基础200的俯视平面图布局。基础200可包括例如钢筋混凝土的细长梁的图案。钢筋混凝土的单个梁也可以称为地基梁,因为它们通常建造在地平面或地平面以上。用于基础的地基梁凹陷到地面以下几英寸(例如3-6英寸)。使用地平面以下的地基梁使得一旦诸如TRV之类的设施被移除,就更容易将工地恢复到其初始状态,因为可以简单地在地平面以下的地基梁上方进行回填。
细长梁的图案可以包括若干平行和正交的梁和梁段。这些梁可以位于设施10的各个部分的之下。图2中的基础200的布局对应于图1的设施10的平面图。平行梁210和212可以位于模块102的细长侧之下,并且短横梁214、215和216在沿着梁210和212的长度的多个位置处横跨在梁210和212之间。这些短横梁214、215、216用于提供梁210和212之间的一定程度的集成或耦接,并且它们还用于位于定位和安装辐射治疗设备25的模块102之下并提供支撑。梁220和230被设计为分别位于模块103和101中的剪力墙62和64之下并为其提供支撑。因为这是大质量的材料,所以它对在地震事件(即,地震)期间将产生的任何横向移动提供显著的惯性阻力。
在一些实施例中,该设施可以直接支撑在地面上,或者支撑在铺设在地面上的板上,例如钢板。这样,现有的地面将不必通过安装基础而受到干扰。在进一步的实施例或方面中,该设施可以由打入地中的一个或多个螺旋桩或螺纹桩支撑。该设施可以被支撑在可以从地面突出的螺旋桩或螺纹桩的上端上。这样,表面破坏可被限制并且不需要使用混凝土。在临时设施被移除之后,螺旋桩或螺纹桩可以从地面移除。
图3是根据本公开的一个或多个实施例或方面的用于多个电子设备的辐射防护的另一模块化设施130的平面布置图。以与图1中的辐射防护填充材料M可以被选择以防止来自辐射治疗设备25的辐射泄漏出疗治室20相同的方式,辐射防护填充材料M可以被选择以防止设施130外部的辐射进入具有多个电子设备120的内室117。在图3所示的实施例或方面中,除了图3中的内室117代替图2的疗治室20外,设施130与设施10相同。设施117也可以使用图2的相同的基础(例如基础200)。
在高强度电磁场(例如从核弹产生的电磁脉冲)入射到多个电子设备120中的任何一个上的情况下,可能在电子设备120的电子电路中感应地产生高电流,从而导致其失效。因此,设施130可设计为法拉第笼,以将内室117中的电子设备120与设施130外部的电磁脉冲防护开。辐射防护填充材料M可包括用于电磁防护的金属,例如Mn-Zn、Al、Cu、Fe-Si、钢410和/或Fe-Ni。这些可以以薄片、颗粒、用于激活SAP材料的胶态悬浮物中的颗粒的形式被引入空隙空间50、52、54、56、58和60中,如图3所示。SAP材料可用于保持这些金属以用于电磁防护。在一些实施例或方面中,添加SAP材料可允许在电磁防护中使用更少的金属,从而提供材料和成本的节约。
图4是根据本公开的一个或多个实施例或方面的第二示例性模块化设施400的等距分解图。描绘了用于容纳治疗辐射装备的辐射治疗设施400。辐射治疗设施400可以是临时模块化设施,其被组装以形成辐射治疗室450。辐射治疗设施400可以在所有装备和设备都在适当位置的情况下被分段地递送到组装地点。这里称为块件(pod)、模块或独立式可运输模块的各个部分401-410每个都能够通过铁路、轮船或陆上货运来运输,并且能够使用通常可获得的装备(例如起重机或集装箱运输机)被组装在一起。
在一些实施例或方面中,辐射治疗设施结构400可以包括例如总共十个块件,并且可以具有两个或更多个内部房间。一个房间450可以适于包含能够用于执行辐射治疗的装备,而另一个房间460可以适于用作控制区域,该控制区域适于由操作房间450中包含的装备的技术人员或辐射治疗师使用。
在一些实施例或方面中,辐射治疗设施结构400可以包括一系列内部的并且邻接的容器,所述容器可以填充有辐射防护材料以形成围绕疗治区域450的辐射屏障470和疗治区域450上方的顶部辐射屏障480。辐射防护填充材料M可以是与液体(例如水)混合的固体形式的SAP,以形成可流动的SAP凝胶。辐射防护填充材料M可包括其它材料(例如金属板、混凝土或水泥板)和/或粒状材料(例如沙子)。在其它实施例或方面中,SAP凝胶可以保持和/或物理地支撑在辐射防护中使用的其它材料。
在一些实施例中,辐射治疗设施结构400可以包括一系列内部的并且邻接的容器,所述容器可以填充有辐射防护材料以形成围绕疗治区域450的辐射屏障470和疗治区域450上方的顶部辐射屏障480。辐射防护填充材料M可包括非牛顿流体。辐射防护填充材料M可包括其它材料(例如金属板、混凝土或水泥板)和/或粒状材料(例如沙子)。在其他实施例中,非牛顿流体材料可保持和/或物理地支撑在辐射防护中使用的其他材料。
五个块件(被称为覆盖区块件的块件401-405)可以用于形成辐射治疗设施结构400的覆盖区。另外的五个块件(块件406-410,称为顶部块件)可放置在五个覆盖区块件的顶部上并垂直于五个覆盖区块件。在五个顶部块件中,四个块件(块件406-409,称为“顶部防护块件”)可以通过顶部屏障480在垂直方向上提供额外的辐射防护,而块件410可以主要用作储存区域。
块件402、403和404可以连接在一起以形成内部工作空间或治疗室450。在该第二示例性实施例中,块件403用作包含大部分医疗装备的中心覆盖区块件,并且可以包括用于电力的电连接和用于医疗装备600的安装平台。沿所有的覆盖区块件之间的接缝也可以并入防风雨密封。
块件401可以附接到块件402的外侧,并且块件405可以附接到块件404的外侧。这两个块件(块件401和块件405)与块件402-404的各部分一起可以接收辐射防护填充材料以形成辐射屏障470。辐射防护470可以基本上围绕房间450的所有侧面延伸,其中块件402包括门道以允许进入疗治室450。顶部防护块件(块件406-409)可放置在五个覆盖区块件上方并连接到五个覆盖区块件,至少块件401和405包括顶部支撑结构420、422以支撑顶部块件的负载。块件406-409可以用于辐射防护目的,而块件410可以被保留用于容纳电气装备、电话装备和其它设施。
为了组装,可以首先制造合适的基础,例如混凝土板,或如图2中的具有钢筋混凝土的细长梁的图案的基础200。然后将基础调平,并且可将第一个覆盖区块件(例如块件403)放置并锚定到基础上。然后,剩余的覆盖区块件可顺序地放置并且附接到它们各自的邻接块件和基础。在邻接的块件和基础之间可以形成防风雨密封。
在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料然后可被泵送到各种覆盖区块件的容器中以形成屏障470。在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料可包括例如SAP固体材料,其可被引入到各种覆盖区块件的容器中,并使用水和/或可包含辐射吸收金属的胶态混合物而被转变成凝胶或溶胶。在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料可以包括例如非牛顿流体材料,其可以被引入到各种覆盖区块件的容器中,其可以包含辐射吸收金属。
在一些实施例或方面中,围绕中央疗治区域450的屏障470可以包括间隔开的第一壁451和第二壁452以及包含在间隔开的第一壁451和第二壁452之间的一定量的辐射防护填充材料M。在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料M可包括超吸收聚合物(SAP)。在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料M可包括非牛顿流体。独立式可运输模块401-410中的至少两个均包括刚性的间隔开的第一壁451和第二壁452的一些部分。这些部分可以限定包括屏障470的一部分的通道452。当辐射源600被置于中央疗治区域450中时,辐射防护填充材料M(设置在通道452中)的量可以足以显著降低中央疗治区域450外部(例如,在房间460中)的可测量辐射水平。
在用辐射防护填充材料填充各种覆盖区块件的容器之前或之后,顶部块件可放置并附接到五个覆盖区块件。然后,在覆盖区块件和顶部块件之间以及在邻接的顶部块件之间形成防风雨密封。然后,辐射治疗设施结构400可以根据适当的辐射防护的需要而填充有辐射防护填充材料。然后,电、水和污水可以连接到模块化设施。在将辐射治疗设施结构400实施为模块化设施时,从块件到达现场时起到完成完全组装的辐射治疗设施结构400的组装时间可以最小化。
图5示出了根据本公开的一个或多个实施例或方面的airoof X-pod临时设施500。临时设施500可以由通过结构支撑510保持在适当位置的织物505形成。临时设施500可以被放置在拖车520上。SAP膨胀凝胶可以被泵送到填充空隙中,其中织物505形成可以向外膨胀的柔性壁。在一些实施例或方面中,可以存在用于位于拖车520上的临时设施500的SAP管道。在其它实施例或方面中,竖直管或sonotube可用于混凝土模板。
在一些实施例或方面中,非牛顿流体可与织物505形成复合物。例如,非牛顿流体可浸渍到聚芳酰胺织物材料中的芳族聚酰胺纤维之间的空间中,以便形成剪切增稠织物复合物。剪切增稠织物复合物的合适示例在美国专利申请公开2005/0266748中描述,其通过引用整体并入本文。在一些实施例中,可以存在用于放置在拖车520上的临时设施500的非牛顿流体材料的管道。在其它实施例中,竖直管或sonotube可用于混凝土模板。
在一些实施例或方面中,airoof X-pod临时设施500可放置在复合板基础(类似于图2)上,以便避免对混凝土基础的需要。以这种方式,复合板可以分散临时设施500的重量载荷。螺旋桩可以与板和/或梁一起使用。
在图5所示的实施例中,例如,可能仅需要4-8吨SAP辐射防护填充材料,并将其运输到组装位置。SAP辐射防护填充材料可以通过SAP管道引入到空隙(类似于图1中疗治室20周围的空隙空间50、52、54、56、58和60)中。可以将诸如水之类的液体泵入该结构中以将SAP固体转化成凝胶。凝胶可以允许织物505随着在需要SAP辐射防护填充材料的地方填充空隙空间而膨胀。在一些实施例或方面中,凝胶可以产生比原始4-8吨SAP固体材料多600倍的质量,从而大大节省了运输成本。这种辐射防护对于中子辐射(例如,在6MeV)可以是最佳的。
在一些实施例或方面中,当要拆卸airoof X-pod临时设施500时,可将盐(例如钠)引入SAP凝胶,引发SAP从凝胶到固体的相变。水(如果不是放射性的)可以被泵送到排水管,并且没有液体重量的较轻重量的airoof X-pod临时设施500可以被运输以在不同的位置处组装。
在图5所示的实施例中,尽管可能需要将非牛顿流体和/或非牛顿流体前体运输到组装地点以组装airoof X-pod临时设施500,但非牛顿流体可被泵出并运输。重量较轻的airoof X-pod临时设施500可以在没有非牛顿流体的重量的情况下运输,以在不同的位置处组装。在一些实施例中,该非牛顿流体可以被转换回非牛顿流体前体,并被运送到下一个组装地点。如果非牛顿流体前体具有比非牛顿流体更轻的重量,或者例如可以具有更低的毒性,那么这可以在降低运输成本方面特别有利。
图6是根据本公开的一个或多个实施例或方面的另一示例性模块化设施600的平面布置图。设施600可以包括防护容纳区域620和一个或多个辅助容纳区域630。在一些实施例或方面中,一个或多个辅助容纳区域630可通过门635与防护容纳区域620分隔开。可以经由辐射防护门640进入容纳区域620。如图6的实施例或方面所示的设施600的平面布置图的特征可以是永久的和/或临时的辐射治疗建筑结构、永久的和/或临时的电磁辐射防护结构、永久的和/或临时的弹道或爆炸防护结构、或其任意组合。设施600也可以使用图2的相同基础(例如,基础200)。
参考图7,模块化设施600可以由多个模块构成,例如限定模块化设施600的竖直壁的多个侧壁模块650。在一些实施例或方面中,一个或多个房顶模块可以被添加在模块650的顶部上,并且一个或多个地板模块可以被添加在模块650的底部以完全封闭容纳区域620。如图7所示,一个或多个桁架670可以横跨在相对的侧壁模块650之间,以便为一个或多个房顶模块提供支撑。
在一些实施例或方面中,模块650可以被设计成使得当组装时,组装的模块在每个单独的模块650的第一壁与第二壁之间限定若干空隙空间。这些空隙空间可以设计成填充有辐射防护填充材料M,例如本文所述的SAP和/或非牛顿流体。在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料M可包括SAP和/或非牛顿流体以及可被引入空隙中的任何合适类型的辐射防护填充材料,例如金属片、粒状填充物、沙子、水泥、混凝土等。可以选择辐射防护填充材料M以阻止来自辐射治疗设备的辐射泄漏到容纳区域620之外,或者阻止设施600外部的辐射进入容纳区域620。虽然图6-7涉及模块化设施600,但是在其他实施例或方面中,设施600可以是现有结构,其中设置附加的壁或板以向现有结构赋予辐射、弹道和/或爆炸属性。
图8是根据本公开的一个或多个实施例或方面的用于多个电子设备的辐射防护的另一模块化设施700的平面布置图。设施700可以包括防护的容纳区域720。可以经由辐射防护门740进入容纳区域720。如图8的实施例或方面中所示的设施700的平面布置图的特征可以是永久的和/或临时的辐射治疗建筑结构、永久的和/或临时的电磁辐射防护结构、永久的和/或临时的弹道或爆炸防护结构或其任何组合。设施700也可以使用图2的相同基础(例如,基础200)。
参考图8和9,模块化设施700可以由多个模块构成,例如限定模块化设施700的竖直壁的多个侧壁模块750。在一些实施例或方面中,一个或多个房顶模块760可以被添加在侧壁模块750的顶部上。地板可以由现有的混凝土地板F或由连接到侧壁模块的底部的一个或多个地板模块限定。在一些实施例或方面中,房顶和侧壁模块可以设计成使得当组装时,组装的模块在每个单独模块的第一和第二壁之间限定若干空隙空间。这些空隙空间可以设计成填充有辐射防护填充材料M,例如本文所述的SAP和/或非牛顿流体。在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料M可包括SAP和/或非牛顿流体以及可被引入空隙中的任何合适类型的辐射防护填充材料,例如金属片、粒状填充物、沙子、水泥、混凝土等。可以选择辐射防护填充材料M以阻止来自辐射治疗设备的辐射泄漏到容纳区域720之外,或者阻止设施600外部的辐射进入容纳区域720。如图10所示,一个或多个桁架770可以横跨在相对的侧壁模块750之间,以便为一个或多个房顶模块760(如图9所示)提供支撑。虽然图8-10涉及模块化设施700,但是在其他实施例或方面中,设施700可以是现有结构,其中设置附加的壁或板以向现有结构赋予辐射、弹道和/或爆炸属性。
图8和11示出了根据本公开的一个或多个实施例或方面的用于多个电子设备的辐射防护的另一模块化设施700的平面布置图。设施700可以包括防护容纳区域720。可以经由辐射防护门740进入容纳区域720。如图8和11的实施例或方面所示的设施700的平面布置图的特征可以是永久的和/或临时的辐射治疗建筑结构、永久的和/或临时的电磁辐射防护结构、永久的和/或临时的弹道或爆炸防护结构或其任意组合。设施700也可以使用图2的相同基础(例如,基础200)。
参考图8-9和11-12,模块化设施700可以由多个模块构成,例如限定模块化设施700的竖直壁的多个侧壁模块750。在一些实施例或方面中,一个或多个房顶模块760可以被添加在侧壁模块750的顶部上。地板可以由现有的混凝土地板F或由连接到侧壁模块的底部的一个或多个地板模块限定。在一些实施例或方面中,房顶和侧壁模块可以设计成使得当组装时,组装的模块在每个单独模块的第一和第二壁之间限定若干空隙空间。这些空隙空间可以设计成填充有辐射防护填充材料M,例如本文所述的SAP和/或非牛顿流体。在一些实施例或方面中,辐射防护填充材料M可包括SAP和/或非牛顿流体以及可被引入空隙中的任何合适类型的辐射防护填充材料,例如金属片、粒状填充物、沙子、水泥、混凝土等。可以选择辐射防护填充材料M以阻止来自辐射治疗设备的辐射泄漏到容纳区域720之外,或者阻止设施600外部的辐射进入容纳区域720。如图9和13所示,一个或多个桁架770可以横跨在相对的侧壁模块750之间,以便为一个或多个房顶模块760(如图9所示)提供支撑。虽然图8-13涉及模块化设施700,但是在其他实施例或方面中,设施700可以是现有结构,其中设置附加的壁或板以向现有结构赋予辐射、弹道和/或爆炸属性。
在一些非限制性实施例或方面中,示例性防护材料可包括第一SAP,该第一SAP可吸收为第一SAP的初始重量的至少10倍重量的液体。在一些非限制性实施例或方面中,示例性防护材料可包括第二SAP,该第二SAP可吸收为第一SAP的初始重量的至少100倍重量的液体。在一些非限制性实施例或方面中,示例性防护材料可包括第三SAP,所述第三SAP可吸收为第一SAP的初始重量的至少1,000倍重量的液体。在一些非限制性实施例或方面中,示例性防护材料可包括第四SAP,该第四SAP可吸收为第一SAP的初始重量的至少10,000倍重量的液体。在一些非限制性实施例或方面中,示例性防护材料可包括第二SAP,所述第二SAP可吸收为第一SAP的初始重量的至少100,000倍重量的液体。在一些非限制性实施例或方面中,示例性防护材料可包括第三SAP,所述第三SAP可吸收为第一SAP的初始重量的至少1,000,000倍重量的液体。在一些非限制性实施例或方面中,示例性防护材料可包括第四SAP,所述第四SAP可吸收为第一SAP的初始重量的至少10,000,000倍重量的液体。
在一些实施例或方面中,辐射防护材料可具有不同SAP材料的组合,所述SAP材料具有不同的吸收容量。基于SAP的防护材料也可以适用于防护中子辐射。在一些实施例或方面中,被SAP吸收的液体可以是水或基于水的溶液。使用SAP,可以用移动或模块化设施运输小体积和质量的材料。通过简单地添加水或基于水的溶液,可以容易地实现期望的防护结果。
在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有0.001-0.01mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有在0.01-0.1mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有在0.1-1mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有1-10mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有10-100mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有100-1000mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有在103-104mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有104-105mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有在105-106mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有106-107mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有在107-108mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有108-109mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有109-1010mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有1010-1011mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有1011-1012mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性的防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有1012-1013mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性的防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有1013-1014mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有在1014-1015mPa-s范围内的粘度。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在零施加应力下具有1015-1016mPa-s范围内的粘度。
在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在10-6-10-5s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在10-5-10-4s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在10-4-10-3s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在10-3-10-2s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在10-2-10-1s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在10-1-1s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在1-10s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在10-100s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在102-103s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在102-103s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在103-104s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在104-105s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在105-106s-1范围内的剪切应力。在一些非限制性实施例中,对示例性防护材料中的非牛顿流体施加的应力可以是剪切率在106-107s-1范围内的剪切应力。
在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力的情况下表现出10-6-10-5倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力时表现出10-5-10-4倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力的情况下表现出10-4-10-3倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力的情况下表现出10-3-10-2倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力的情况下表现出10-2-10-1倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力时表现出10-1-1倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力时表现出1-10倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力时表现出10-100倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力的情况下表现出100-1000倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力时表现出103-104倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力时表现出104-105倍的粘度变化。在一些非限制性实施例中,示例性防护材料可包括非牛顿流体,其在施加应力时表现出105-106倍的粘度变化。
在一些实施例中,辐射防护材料可具有不同非牛顿流体的组合,所述非牛顿流体具有不同的辐射吸收能力。辐射防护材料也可适用于防护中子辐射。
对上述本公开的实施例或方面的变化、修改和更改将使它们自己对于本领域技术人员显而易见。所有这些变化、修改、更改等都旨在落入仅由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内。
虽然已经描述了本公开的若干实施例或方面,但是应当理解,这些实施例或方面仅是说明性的,而不是限制性的,并且许多修改对于本领域普通技术人员而言可以变得显而易见。例如,本文所讨论的所有尺寸仅作为示例提供,并且旨在是说明性的而非限制性的。
在本说明书中明确指出的任何特征或要素也可被明确排除作为如权利要求书中所限定的本发明的实施例的特征或要素。
本文所述的公开内容可以在不存在本文未具体公开的任何要素或多个要素、限制或多个限制的情况下实施。因此,例如,在本文的每种情况下,术语“包含”、“基本上由…组成”和“由…组成”中的任一个可以用其它两个术语中的任一个来代替,而不改变如本文所定义的它们各自的含义。已经使用的术语和表达被用作描述性的术语而不是限制性的术语,并且在使用这样的术语和表达时不旨在排除所示出和描述的特征或其一些部分的任何等同物,但是应当认识到,在本公开的范围内各种修改是可能的。
Claims (20)
1.一种防护设施,包括:
多个可运输模块,所述多个可运输模块可连接以形成容纳区域并限定辐射屏障,所述多个可运输模块中的每一个包括:
限定所述容纳区域的第一辐射壁;
与第二壁间隔开的第二辐射壁;以及
位于第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的辐射防护填充材料,
其中,辐射防护填充材料包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的一部分的超吸收聚合物(SAP),以及
其中,当所述空隙的剩余部分填充有液体使得所述SAP吸收所述液体的至少一部分时,所述辐射防护填充材料的量足以显著降低所述容纳区域外部的可测量辐射水平。
2.根据权利要求1所述的防护设施,其中,所述多个可运输模块包括一个或多个侧壁模块和一个或多个房顶模块,所述一个或多个侧壁模块能够连接在一起以限定所述防护设施的竖直壁,所述一个或多个房顶模块能够连接至所述一个或多个侧壁模块的上端。
3.根据权利要求2所述的防护设施,还包括至少一个桁架,所述至少一个桁架跨越在相对的侧壁模块之间并且被配置用于支撑所述一个或多个房顶模块中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的防护设施,还包括具有多个细长梁的基础,所述多个细长梁以与所述防护设施的平面布置图对应的图案布置,其中所述细长梁中的每个细长梁被配置用于支撑所述一个或多个侧壁模块。
5.根据权利要求2所述的防护设施,还包括在所述侧壁模块中的至少一个侧壁模块上的防护门。
6.根据权利要求1所述的防护设施,其中,所述多个可运输模块中的每一个的厚度为0.5米至6米。
7.根据权利要求1所述的防护设施,还包括围绕所述多个可运输模块的至少第二组可运输模块。
8.根据权利要求1所述的防护设施,其中,所述SAP是合成SAP、半合成SAP或天然SAP。
9.根据权利要求1所述的防护设施,其中,所述SAP包括被配置用于增强辐射能量的吸收的元素。
10.一种防护设施,包括:
多个可运输模块,所述多个可运输模块可连接以形成容纳区域并限定辐射屏障,所述多个可运输模块中的每一个包括:
限定所述容纳区域的第一辐射壁;
与第二壁间隔开的第二辐射壁;以及
位于第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的辐射防护填充材料,
其中所述辐射防护填充材料包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的非牛顿流体,以及
其中所述非牛顿流体被配置成实质上降低所述容纳区域外部的可测量辐射水平。
11.根据权利要求10所述的防护设施,其中,所述多个可运输模块包括一个或多个侧壁模块和一个或多个房顶模块,所述一个或多个侧壁模块能够连接在一起以限定所述防护设施的竖直壁,所述一个或多个房顶模块能够连接至所述一个或多个侧壁模块的上端。
12.根据权利要求11所述的防护设施,还包括至少一个桁架,所述至少一个桁架跨越在相对的侧壁模块之间并且被配置用于支撑所述一个或多个房顶模块中的至少一个。
13.根据权利要求11所述的防护设施,还包括具有多个细长梁的基础,所述多个细长梁以与所述防护设施的平面布置图对应的图案布置,其中所述细长梁中的每个细长梁被配置用于支撑所述一个或多个侧壁模块。
14.根据权利要求11所述的防护设施,还包括在所述侧壁模块中的至少一个侧壁模块上的防护门。
15.根据权利要求10所述的防护设施,其中,所述多个可运输模块中的每一个的厚度为0.5米至6米。
16.根据权利要求10所述的防护设施,还包括围绕所述多个可运输模块的至少第二组可运输模块。
17.根据权利要求10所述的防护设施,其中所述非牛顿流体是触稠流体、触变流体、膨胀流体、假塑性流体或其任何组合。
18.根据权利要求10所述的防护设施,其中所述非牛顿流体具有防弹和防爆属性。
19.一种构建模块化防护设施的方法,所述方法包括:
连接多个可运输模块以形成容纳区域并限定辐射屏障,所述多个可运输模块中的每一个包括:
限定所述容纳区域的第一辐射壁;以及
与第二壁分隔开的第二辐射壁;以及
用辐射防护填充材料填充第一辐射防护壁和第二辐射防护壁之间的空隙,
其中所述辐射防护填充材料包括填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的空隙的一部分的超吸收聚合物(SAP)和填充第一辐射壁和第二辐射壁之间的整个空隙的非牛顿流体中的一种。
20.根据权利要求19所述的方法,还包括在拆卸所述多个模块之前从所述空隙去除所述辐射防护填充材料的至少一部分。
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