RU2446490C2 - Химически связанный керамический радиационно-защитный материал и способ его подготовки - Google Patents

Химически связанный керамический радиационно-защитный материал и способ его подготовки Download PDF

Info

Publication number
RU2446490C2
RU2446490C2 RU2008127341/07A RU2008127341A RU2446490C2 RU 2446490 C2 RU2446490 C2 RU 2446490C2 RU 2008127341/07 A RU2008127341/07 A RU 2008127341/07A RU 2008127341 A RU2008127341 A RU 2008127341A RU 2446490 C2 RU2446490 C2 RU 2446490C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phosphate
oxide
radiation
composition
protective material
Prior art date
Application number
RU2008127341/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008127341A (ru
Inventor
Джуд Д. ХЭМИЛТОН (US)
Джуд Д. ХЭМИЛТОН
Вернон Д. ХЭМИЛТОН (US)
Вернон Д. ХЭМИЛТОН
Original Assignee
Ко-Оперейшнз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ко-Оперейшнз, Инк. filed Critical Ко-Оперейшнз, Инк.
Publication of RU2008127341A publication Critical patent/RU2008127341A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2446490C2 publication Critical patent/RU2446490C2/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/06—Ceramics; Glasses; Refractories
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/34—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing cold phosphate binders
    • C04B28/342—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing cold phosphate binders the phosphate binder being present in the starting composition as a mixture of free acid and one or more reactive oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/19—Alkali metal aluminosilicates, e.g. spodumene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/447—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6306—Binders based on phosphoric acids or phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6306—Binders based on phosphoric acids or phosphates
    • C04B35/6309—Aluminium phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6306—Binders based on phosphoric acids or phosphates
    • C04B35/6313—Alkali metal or alkaline earth metal phosphates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00258—Electromagnetic wave absorbing or shielding materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C04B2235/3212—Calcium phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3229—Cerium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3298—Bismuth oxides, bismuthates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc bismuthate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C04B2235/3472—Alkali metal alumino-silicates other than clay, e.g. spodumene, alkali feldspars such as albite or orthoclase, micas such as muscovite, zeolites such as natrolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C04B2235/3481—Alkaline earth metal alumino-silicates other than clay, e.g. cordierite, beryl, micas such as margarite, plagioclase feldspars such as anorthite, zeolites such as chabazite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к области химически связанных керамик на основе оксида-фосфата, в частности к химически связанным керамикам на основе оксида-фосфата, имеющим уникальные характеристики радиационной защиты. Состав вещества для удержания радиации и защиты от нее, содержащий химически связанную керамическую матрицу на основе оксида-фосфата и радиационно-защитный материал, в котором радиационно-защитный материал диспергирован в матрице химически связанного керамического цемента на основе оксида-фосфата, и радиационно-защитный материал выбран из группы, состоящей из барита, оксида бария, сульфата бария, оксида церия, оксида вольфрама, оксида гадолиния, оксида обедненного урана, отожженного свинцового стекла в виде порошка и волокон с содержанием свинца от 40% до 75%, цеолитов, клиноптилолитов и целестинов. Радиационно-защитный состав вещества, содержащий химически связанную керамическую матрицу на основе оксида-фосфата, имеющую катионную составляющую, демонстрирующую способность к радиационной защите, и радиационно-защитный материал, выбранный из группы, состоящей из порошка, агрегата и волокна, в котором радиационно-защитный материал диспергирован в химически связанной керамической матрице на основе оксида-фосфата. Группа изобретений позволяет обеспечить эффективный состав для применения в элементах конструкции, которые демонстрируют способность к радиационной защите 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к области химически связанных керамик на основе оксида-фосфата, в частности к химически связанным керамикам на основе оксида-фосфата, имеющим уникальные характеристики радиационной защиты.
Описание уровня техники
Удержание, герметизация радиоактивных веществ и радиационная защита, в том числе защита от электромагнитного и микроволнового излучения, приобретает все большее значение в технологически развитом обществе. В то время как ядерная энергетика обеспечивает альтернативу энергетике на основе ископаемого топлива, удержание отходов в настоящее время растет в цене, что снижает общую экономическую пригодность энергетики. Другие материалы с низким уровнем радиоактивности, например медицинские отходы, промышленные отходы, отходы производства обедненного урана и т.п., также связаны с теми же вопросами хранения, защиты и удержания. Дополнительно, распространение электронных устройств привело к развитию необходимости в обеспечении эффективной электромагнитной защиты. Электронные устройства, например сотовые телефоны, микроволновые печи и т.п., могут требовать защиты от электромагнитной энергии, которая блокирует лучистую энергию, не позволяя ей достигать пользователя.
В области медицинской диагностики также широко используются радиоактивные материалы для обнаружения болезней человека. Применение рентгеновских лучей и других форм радиоактивного материала для обнаружения этих проблем дали врачам ценную возможность выявления медицинского состояния пациента. Недостатки этих методов диагностики включают в себя защиту, необходимую для защиты пациента и медицинского персонала от нежелательного экспонирования радиации и других форм электромагнитной энергии. В современной радиационной медицинской диагностике в качестве защитного материала широко используется свинец. Например, пациент может надевать освинцованный жилет для минимизации воздействия рентгеновских лучей. Освинцованная гипсокартонная панель широко используется для обеспечения защиты от первичного и вторичного рентгеновского излучения, обусловленного первичным рентгеновским пучком, а также диспергированием первичного рентгеновского пучка, во время медицинского рентгеновского исследования. Сам рентгеновский аппарат может требовать значительной защиты, например, обеспеченной свинцовой обшивкой, во избежание чрезмерного воздействия на человека со стороны радиоактивных материалов.
Защита из металлического свинца широко применяется, поскольку она обеспечивает эффективную защиту без чрезмерного расходования пространства. Например, для экранирования рентгеновского аппарата можно использовать лист свинца толщиной менее одного дюйма.
Недостатками свинцовой защиты являются масса свинца, трудность формирования структур для удержания свинцовой обшивки на месте, желание иметь эстетически привлекательные структуры, а также общеизвестные канцерогенные опасности для человеческого здоровья при контакте и работе со свинцом и т.п. Существующие освинцованные гипсокартонные панели очень трудно правильно установить в качестве барьеров для вторичного и первичного рентгеновского излучения в медицинских и стоматологических рентгеновских кабинетах и установках.
Другие потребности в радиационной защите включают в себя изготовление несвинцовых стеновых панелей, которые могут эффективно заменять существующие стандартные освинцованные гипсокартонные панели, используемые в медицинских и стоматологических рентгеновских кабинетах и аналогичных установках по всему миру. Настоящее изобретение также можно использовать на космических станциях, спутниках и космических кораблях, поскольку известно, что различные доступные радиационно-защитные материалы, например алюминиевая фольга и обшивка, материалы, зависящие от свинца, и другие предложенные методы радиационной защиты, минимально эффективны, требуют чрезмерной толщины, приводящей к проблемам с весом, иногда имеют токсичную природу и часто громоздки по отношению к необходимости в разработке универсальных, прочных, долговечных, сравнительно ремонтопригодных композитных радиационно-защитных материалов, которые обеспечивают уникально надежное защитное экранирование в космосе.
Применение цементных материалов для удержания и экранирования радиоактивных материалов, которое описано в патенте США № 6565647, под названием Cementitious Shotcrete Composition, который, таким образом, включен посредством ссылки в полном объеме, может быть сопряжено с проблемами, поскольку системы на основе портландцемента/бетона реализуют слабую водородную связь (по сравнению с ионной связью и ковалентной связью). Кроме того, недостатком этих систем на основе портландцемента является высокий уровень пористости (по сравнению с другими матрицами, например полимерным материалом и химически связанными керамиками на основе оксида-фосфата), коррозия и растрескивание.
Портландцементные матрицы также требуют длительного отверждения (двадцать один день) для обеспечения правильного формирования матрицы. Другие альтернативы, например полимерная матрица, могут обеспечивать более низкую пористость, но могут портиться под действием органических растворителей и материалов с высоким или низким pH. Портландцементные матрицы также подвержены коррозионному воздействию различных материалов, обычно присутствующих в радиоактивных отходах.
Керамические цементные материалы, полученные методом холодного обжига, например, описанные в патенте США №5830815 под названием Method of Waste Stabilization via Chemically Bonded Phosphate ceramics, патенте США №6204214, под названием Pumpable/injectable phosphate-bonded ceramics, патенте США №6518212, под названием Chemically bonded phospho-silicate ceramics, и патенте США №6787495, под названием Multi-purpose Refractory Material, которые все, таким образом, включены посредством ссылки в полном объеме, не раскрывают и не предлагают включения радионепроницаемых композитных примесей и, таким образом, не обеспечивают параметры радиационной защиты. Согласно иллюстративному варианту осуществления патента '815, обычно используют следующую реакцию оксида магния с фосфорной кислотой:
Figure 00000001
В патенте '815 рассматриваются другие оксиды металлов, в том числе оксиды алюминия, оксиды железа и оксиды кальция, оксиды бария, оксиды висмута, оксиды гадолиния, оксиды циркония и оксиды вольфрама. Минимизация pH реакции по сравнению с фосфорной кислотой (т.е. более основной реакцией) достигается за счет применения карбоната, бикарбоната или гидроксида одновалентного металла, взаимодействующего с фосфорной кислотой до реакции с оксидом металла или гидроксидом металла. Другими рассматриваемыми металлами (M′) являются калий, натрий, вольфрам и литий. Конкретная иллюстративная реакция, описанная в патенте '815, представляет собой:
H 3 PO 4 +М 2 СО 3 +М'оксид→М'НРО 4
Дополнительно, применение дигидрофосфата для формирования керамики при более высоком pH (по сравнению с применением фосфорной кислоты) также указано в следующей реакции:
Figure 00000002
Керамические материалы, полученные методом обжига или низко- или высокотемпературного отверждения, описанные в опубликованной патентной заявке США №20060066013 под названием Low Temperature Process For Making Radiopac Materials Utilizing Industrial/Agricultural Waste As Raw Materials (например, свыше нескольких сотен градусов Цельсия), не обеспечивают хорошей альтернативы связанным керамическим структурам на основе оксида-фосфата, полученным методом холодного обжига. Высокие температуры отверждения могут препятствовать использованию материалов для удержания и экранирования отходов, поскольку высокотемпературный обжиг (свыше нескольких сотен градусов Цельсия) требует формирования и обжига компонентов в удаленном месте до транспортировки и сборки в нужном месте. Керамики, полученные высокотемпературным отверждением, могут быть непрактичны для формирования больших компонентов вследствие требований к обжигу. Формирование на месте обожженных керамик для удержания отходов может быть сопряжено с проблемой, обусловленной удерживаемыми отходами и местом окончательного хранения. В процессе обжига может высвобождаться аммиак. Включение аммиака в керамическую матрицу может оказать негативное влияние на результирующую структуру.
В опубликованной патентной заявке США №2002/0165082, под названием Radiation Shielding Phosphate Bonded Ceramics Using Enriched Isotopic Boron Compounds, которая, таким образом, включена посредством ссылки в полном объеме, описано применение добавок, обогащенных соединениями бора в жидком растворе для фосфатно-связанных керамик для обеспечения радиационной защиты. В этом документе не предлагается экранирование и герметизация источников радиации путем объединения химически связанных оксид-фосфатных цементирующих материалов, полученных методом холодного обжига, с радионепроницаемыми наполнителями и примесями, например сульфатом бария, оксидом бария и соединениями бария, оксидом и соединениями гадолиния, и оксидом церия и соединениями церия, оксидом и соединениями вольфрама, и оксидом и соединениями обедненного урана.
В опубликованной патентной заявке США №20050258405 под названием Composite Materials and Technologies for Neutron and Gamma Radiation Shielding, которая, таким образом, включена посредством ссылки в полном объеме, описано использование различных примесей радионепроницаемых композитных материалов, которые, в некоторых вариантах применения, связываются различными модифицированными портландцементами, цементирующими материалами, эпоксидами и цементом на основе оксихлорида/фосфата магния. Заметим, что, хотя оксихлорид/фосфат магния аналогичен по звучанию и письменному описанию методу цементирующего связывания, на самом деле это совершенно другой метод цементирующего связывания, и, как известно, обеспечивает более пористый и менее преимущественный результат по сравнению с вариантами осуществления, раскрытыми здесь ниже, касающимися характеристик цементирующего связывания оксида магния и первичного кислого фосфата калия. Эта опубликованная патентная заявка также не включает в себя и не выявляет возможные повышенные характеристики и преимущества методов цементирования на основе химической связи оксида и фосфата для создания полезного композитного материала радиационной защиты.
Сущность изобретения
Соответственно, варианты осуществления керамического материала и способа, раскрытые и описанные здесь, обеспечивают композитные материалы типа химически связанного керамического цемента или керамобетона на основе оксида-фосфата, полученного методом холодного обжига, с уникальными параметрами и характеристиками радиационной защиты для удержания, герметизации и экранирования радиоактивных материалов, электромагнитной и микроволновой энергии. Кроме того, раскрытые варианты осуществления предусматривают уникальные параметры радиационной защиты для конструкционных материалов и строительных применений на основе керамобетона, включая покрытие из существующего загрязненного портландцемента и других цементирующих и эпоксидных строительных и конструкционных материалов, которые загрязнены или могут загрязняться опасными радиоактивными веществами и другими опасными отходами.
Хотя иллюстративный вариант осуществления описан применительно, но без ограничения, к ослаблению рентгеновского излучения, генерируемого рентгеновскими аппаратами и устройствами в больницах, медицинских и стоматологических кабинетах и учреждениях, его можно применять к различным продуктам и сочетаниям продуктов для осуществления ослабления рентгеновского излучения, в том числе, но без ограничения, стеновым панелям для медицинских и стоматологических кабинетов, включая вертикальные стены, полы и потолки, съемным и постоянным защитным экранам для медицинских транспортных средств, жидкого цементирующего раствора для ликвидации любой утечки рентгеновского излучения на стыках между двумя материалами, и к любым другим областям применения, где требуется ослабление и блокировка рентгеновского излучения и других загрязнений. Не имея вышеописанных недостатков, присущих уровню техники, оксид-фосфатные керамические цементные структуры образуют значительно менее пористые структуры по сравнению с портландцементными структурами.
Согласно аспекту одного варианта осуществления, раскрыты состав вещества и способ формирования радиационно-защитного элемента при температуре окружающей среды, в котором состав вещества включает в себя химически связанную керамическую матрицу на основе оксида-фосфата, полученную методом холодного обжига, и радиационно-защитный материал, диспергированный в химически связанной керамической матрице на основе оксида-фосфата, полученной методом холодного обжига.
Защита от низких уровней радиации в настоящем изобретении предусматривает различные комбинации эффективных радионепроницаемых наполнителей, например порошкообразного оксида бария, сульфата бария и других соединений бария, оксида церия и соединений церия, а также порошкообразного оксида висмута и соединений висмута, оксида гадолиния и соединений гадолиния, оксида вольфрама и соединений вольфрама, обедненного урана и соединений обедненного урана, которые связаны друг с другом в растворе кислого фосфата, содержащего в определенных пропорциях порошкообразный оксид магния (MgO), дигидрофосфат калия (KH2PO4) и воду. Было показано, что композитные материалы типа химически связанной керамики на основе оксида-фосфата эффективно блокируют медицинские рентгеновские лучи, обеспечивая необходимую радиационную защиту для ослабления рентгеновского излучения вплоть до 120 кВп при толщине материала до 0,5 дюйма. Просто увеличивая толщину этих композитных радиационно-защитных материалов типа химически связанной керамики на основе оксида-фосфата, можно эффективно ослаблять излучение на более высоких кВп уровнях энергии.
Согласно одному варианту осуществления, предусмотрен состав вещества, который включает в себя химически связанную керамическую матрицу на основе оксида-фосфата и радиационно-защитный материал, в котором радиационно-защитный материал диспергирован в химически связанной керамической матрице на основе оксида-фосфата, и радиационно-защитный материал выбран из группы, состоящей из барита, сульфата бария, оксида церия, оксида вольфрама, оксида гадолиния, отожженного свинцового стекла в виде порошка и волокон с содержанием свинца от 40% до 75%, цеолитов, клиноптилолитов, целестинов и обедненного урана.
Согласно другому аспекту изобретения, цеолит состоит из следующих компонентов, находящихся в следующем приблизительном процентном соотношении по весу, 52,4% SiO2, 13,13% Al2O3, 8,94% Fe2O3, 6,81% CaO, 2,64% Na2O, 4,26% MgO и 0,10% MnO.
Согласно еще одному аспекту изобретения, весовое содержание барита приблизительно составляет от 89% до 99% BaSO4 и от 1% до 5,8% силикатов, и в котором весовой процентный состав цеолита, который будет присутствовать в составе вещества по п.2, оставляет от 0,2% до 50%.
Согласно еще одному аспекту изобретения, керамическая матрица на основе фосфата выбрана из группы, состоящей из KH2PO4 (дигидрофосфата калия), MgHPO4 (гидрофосфата), Fe3(HPO4)2 (фосфата железа(II)), Fe3(HPO4)2·8H2O (октагидрата фосфата железа(II)), FeHPO4(фосфата железа(III)), FeHPO4·2H2O (дигидрата фосфата железа(III)), AlPO4 (фосфата алюминия), AlPO4·1,5H2O (гидрата фосфата алюминия), CaHPO4 (гидрофосфата кальция), CaHPO4·2H2O (дигидрата гидрофосфата кальция), BiPO4 (фосфата висмута), CePO4 (фосфата церия(III)), CePO4·2H2O (дигидрата фосфата церия(III)), GdPO4·1H2О (фосфата гадолиния), BaHPO4 (гидрофосфата бария) и UPO4 (фосфата обедненного урана (U-238)).
Следует понимать, что вышеизложенное общее описание и нижеследующее подробное описание носят исключительно иллюстративный и пояснительный характер и не предусматривают ограничений конкретными вариантами осуществления.
Подробное описание изобретения
Далее следует подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Настоящее изобретение относится к составу вещества и способу формирования радиационно-защитного элемента в условиях окружающей среды. Специалисту в данной области техники очевидно, что состав вещества, отвечающий настоящему изобретению, подлежит использованию для экранирования и ослабления различных форм радиации, включая рентгеновское излучение, электромагнитные и микроволновые спектры, энергию от электронно-лучевой сварки (тормозного излучения или вторичного излучения) и т.п.
Состав вещества и способ обеспечивают эффективный состав для применения в элементах конструкции, которые демонстрируют способность к радиационной защите в диапазоне электромагнитного спектра. Результирующий материал можно формировать в условиях окружающей среды в ускоренном режиме (отверждение за полчаса вместо двух дней). Это позволяет формировать химически связанную керамическую матрицу на основе оксида-фосфата, включая в нее материалы, обеспечивающие защиту от радиации, электромагнитного и микроволнового излучения, без обычно необходимого высокотемпературного обжига. Типичный высокотемпературный обжиг может превышать несколько сотен градусов Цельсия и обычно может осуществляться при температуре около 1800°C (тысяча восемьсот градусов Цельсия). Хотя данный метод холодного обжига (отверждения при температуре окружающей среды) может осуществляться при температуре 100°C (сто градусов Цельсия) или ниже, вышеизложенное можно применять для формирования на месте элемента, например, защитной структуры или эффективной перевозки и установки заранее сформированной панели или структуры, сформированной из состава вещества, по сравнению с другими радиационно-защитными материалами. Например, структура, сформированная согласно настоящему изобретению, может представлять собой полностью отвержденную стеновую панель, на формирование которой и подготовку к использованию может потребоваться несколько дней. Состав вещества согласно настоящему изобретению реализует химически связанный керамический материал на основе оксида-фосфата, полученный методом холодного обжига, для формирования матрицы для включения в нее дополнительного радиационно-защитного материала. Химически связанную керамическую матрицу на основе оксида-фосфата можно формировать путем включения оксида металла с фосфатосодержащим веществом или материалом. Специалистам в данной области очевидно, что результирующие химически связанные керамики на основе оксида-фосфата могут пребывать в форме гидрата на основе образующего фосфата металла. Подходящие оксиды металлов могут включать в себя оксиды металлов, в которых катионная составляющая связана с радиационной защитой, благодаря чему результирующая керамика на основе фосфата металла может демонстрировать способность к радиационной защите. Подходящие фосфатосодержащие вещества или материалы включают в себя дигидрофосфат калия, фосфорную кислоту, кислый фосфат, моногидрофосфаты и т.п. Подходящие оксиды включают в себя оксиды магния, железа (II или III), алюминия, бария, висмута, церия (III или IV), гадолиния, вольфрама и обедненного урана (III) (по существу, урана 238).
Результирующие химически связанные керамики на основе оксида-фосфата могут включать в себя KH2PO4 (дигидрофосфат калия), MgHPO4·3H2O (тригидрат гидрофосфата магния), MgHPO4 (гидрофосфат магния), Fe3(HPO4)2 (фосфат железа(II)), Fe3(HPO4)2·8H2O (октагидрат фосфата железа(II)), FeHPO4 (фосфат железа(III)), FeHPO4·2H2O (дигидрат фосфата железа(III)), AlPO4 (фосфат алюминия), AlPO4·1,5H2O (гидрат фосфата алюминия), CaHPO4 (гидрофосфат кальция), CaHPO4·2H2O (дигидрат гидрофосфата кальция), BiPO4 (фосфат висмута), CePO4 (фосфат церия(III)), CePO4·2H2O (дигидрат фосфата церия(III)), BaHPO4 (гидрофосфат бария) и UPO4 (фосфат обедненного урана (U-238)). В других случаях можно также использовать фосфаты/гидрофосфаты других металлов или редкоземельных элементов, например фосфат гадолиния GdPO4·1H2O. Походящие множественные фосфаты металлов могут включать в себя гидрофосфат магния, фосфат железа(III), фосфат алюминия, гидрофосфат кальция, фосфат церия(III) и гидрофосфат бария. Согласно варианту осуществления, керамическая матрица имеет формулу: MHPO4·xH2O, где M представляет собой двухвалентный катион, выбранный из группы, состоящей из Mg (магния), Ca (кальция), Fe (железа(II)) и Ba (бария); где x принимает, по меньшей мере, одно значение из 0 (нуля), 2 (двух), 3 (трех) или 8 (восьми).
В еще одном примере химически связанная керамическая матрица на основе оксида-фосфата имеет формулу: MPO4·xH2O, где M представляет собой трехвалентный катион, выбранный из Al (алюминия), Ce (церия(III)), U238 (обедненного урана) и Fe (железа(III)); и x принимает, по меньшей мере, одно значение из 0 (нуля), 1,5 (полутора) или 2 (двух). В других вариантах осуществления, формируется многослойная структура для обеспечения эффективного ослабления в диапазоне киловольт пикового напряжения (кВп). Например, многослойный материал формируется путем отливки или напыления для образования моноструктуры, демонстрирующей экранирование и ослабление в диапазоне. Слои можно формировать, варьируя комбинации керамик и защитных материалов для достижения нужного экранирования и ослабления. Например, первый слой формируется из висмутового защитного материала, а второй слой формируется из керамики на основе церия. Также можно обеспечить третий слой керамики, содержащей защитный материал в виде сульфата бария. В данном примере оксид церия включен для ослабления рентгеновских лучей при 120 кВп при толщине материала 0,5 дюйма. Материал большей толщины будет эффективно ослаблять рентгеновское излучение на более высоких уровнях энергии. Кроме того, согласно одному варианту осуществления, висмут можно подготавливать или наносить для защиты от радиации, менее энергичной, чем гамма-лучи в электромагнитном спектре, выражаемом через длину волны, частоту или энергию фотона.
Таким образом, для обеспечения многослойной структуры можно применять два или более радиационно-защитных материалов. Поскольку химически связанные керамические матрицы на основе оксида-фосфата успешно связываются сами с собой, использование двух или более радиационно-защитных материалов увеличивает степень защиты благодаря слоистости материалов в керамической матрице. Слоистость, согласно одному варианту осуществления, достигается благодаря раздельному отверждению отдельных слоев, после чего слои связываются друг с другом известным образом, например путем образования последовательных слоев на ранее отвержденных слоях или путем связывания ранее отвержденных слоев с использованием керамического адгезива с оксид-фосфатной связью.
Согласно вариантам осуществления вышеупомянутого процесса слоеобразования, подходящие радиационно-защитные материалы можно рассеивать в матрицах оксид-фосфатного керамического цемента. Специалистам в данной области очевидно, что комбинации защитных материалов можно включать в одну матрицу для обеспечения ослабления в диапазоне электромагнитного спектра, например в рентгеновском, микроволновом диапазонах и поддиапазонах, и т.п. электромагнитного спектра. Примеры включают в себя порошки, агрегаты, волокна, текстильные волокна и т.п. Иллюстративные материалы включают в себя барит, сульфат бария, металлический висмут, металлический вольфрам, волокна и порошки отожженного свинцового стекла, оксид церия, цеолит, клиноптилолит, плагиоклаз, пироксен, оливин, целестин, гадолиний, подходящие формы свинца и обедненный уран.
Весовой процентный состав цеолита может приблизительно составлять 52,4% (пятьдесят два целых четыре десятых процента) SiO2 (диоксида кремния), 13,13% (тринадцать целых тринадцать сотых процента) Al2O3 (оксида алюминия), 8,94% (восемь целых девяносто четыре сотых процента) Fe2O3 (оксида железа), 6,81% (шесть целых восемьдесят одна сотая процента) CaO (оксида кальция), 2,64% (две целых шестьдесят четыре сотых процента) Na2O (оксида натрия), 4,26% (четыре целых двадцать шесть сотых процента) MgO (оксида магния). При этом барит может состоять из приблизительно 89% (восьмидесяти девяти процентов) или более BaSO4 (сульфата бария) и 5,8% (пяти целых восьми десятых процента) силикатов с остатком, состоящим из естественно изменяющихся процентов диоксида титана, оксида кальция, оксида магния, оксида марганца и оксида калия. Вышеприведенные приблизительные данные зависят от естественно происходящих изменений весового процентного состава. Согласно одному варианту осуществления, цеолитная составляющая керамики представляет собой либо базальтовый цеолит, либо клиноптилолит с размером частиц в пределах от около 5 микрон до около 500 микрон (от минус 30 до плюс 325 меш -25% проходящих 325 меш). Проведенные исследования показали наилучшие результаты, когда весовое содержание цеолита в керамике составляет примерно 2-20%. Было обнаружено, что комбинация барита и цеолита обеспечивает улучшение радиационной защиты по сравнению с той, которая обеспечивается с использованием одного лишь барита, благодаря способности цеолита к захвату изотопов.
Цеолит предпочтительно использовать в естественной форме, хотя можно использовать искусственный цеолит. Специалистам в данной области очевидно, что основная формула цеолита имеет вид M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O, где M обозначает компенсирующий катион валентности n [7]. Структурная ячейка имеет формулу Mx/n[(AlO2)х·(SiO2)y]·zH2O с общей структурой в виде конфигурации тетраэдров в элементарных ячейках от кольцевых структур до полиэдров.
Согласно иллюстративному варианту осуществления, способ построения защитного элемента включает смешивание оксида металла, например оксида металла, содержащего катион двухвалентного металла, с фосфатосодержащим материалом. Подходящие фосфатосодержащие материалы включают фосфорную кислоту, гидрофосфатные вещества (например, моногидрофосфат и дигидрофосфат калия) и т.п. Радиационно-защитный материал может быть внедрен в смесь оксида металла и фосфатосодержащего материала. Внедрение может включать диспергированный агрегат, порошок и волокна. Текстильные волокна можно внедрять в процессе отливки, процессе слоеобразования или пр. Внедренный радиационно-защитный материал и керамику на основе оксида-фосфата металла можно отверждать до твердости (максимальной прочности на сжатие) в условиях окружающей среды. Например, элемент можно отливать на месте и проводить реакцию отверждения в условиях окружающей среды (т.е. при температуре окружающей среды). Согласно варианту осуществления, реакция и отверждение радиационно-защитного элемента происходит при 100°C (сто градусов Цельсия) или ниже. Специалистам в данной области очевидно, что пористость результирующей детали может варьироваться в зависимости от выбранных реагентов. Хорошие примесные агрегаты, позволяющие значительно снизить пористость и повысить прочность, - это зольная пыль, зольный остаток и воластинит, которые можно добавлять в отношениях от 15:85 до 50:50, а также другие слаборастворимые силикаты, что объяснено в патенте США №6518212, под названием Chemically bonded phospho-silicat ceramics: химически связанная фосфосиликатная керамика, образованная посредством химической реакции фосфата одновалентного щелочного металла (или гидрофосфата аммония) и слаборастворимого оксида со слаборастворимым силикатом в водном растворе. Фосфат одновалентного щелочного металла (или гидрофосфат аммония) и слаборастворимый оксид, оба, находятся в порошкообразной форме и объединяются в стехиометрическом молярном отношении (0,5-1,5):1 с образованием порошкообразного связующего вещества. Аналогично, слаборастворимый силикат также находится в порошкообразной форме и смешивается с порошкообразным связующим веществом с образованием смеси. Вода добавляется к смеси с образованием взвеси. Вода составляет 50% вес. порошкообразной смеси во взвеси. Взвесь оставляют затвердевать. Полученная химически связанная фосфосиликатная керамика демонстрирует высокую прочность на изгиб, высокую прочность на сжатие, низкую пористость и водопроницаемость, имеет определимый и биосовместимый химический состав и легко и прочно окрашивается в любой нужный тон и оттенок. Другие примеры этих слаборастворимых силикатов представляют собой силикат кальция (CaSiO.Sub.3), силикат магния (MgSiO.Sub.3), силикат бария (BaSiO.Sub.3), силикат натрия (NaSiO.Sub.3), силикат лития (LaSiO.Sub.3) и серпентинит (Mg.Sub.6.sub.4.O.sub.10 {OH.Sub.8}).
В конкретном варианте осуществления радиационно-защитный элемент, состоящий из состава вещества, отвечающего настоящему изобретению, создается путем смешивания 1 фунта (одного фунта) оксида металла, первичного кислого фосфата калия с 1 фунтом (одним фунтом) радиационно-защитного материала, например агрегата, порошка или ослабляющего материала в виде волокнистого наполнителя, и добавляется приблизительно 20% вес. (двадцать весовых процентов) H2O (воды), и результирующий композитный радиационно-защитный материал, полученный методом холодного обжига, оставляют отвердевать. В этом варианте осуществления весовое отношение оксида металла к первичному кислому фосфату калия составляет 1/3 (одну треть) оксида металла, например спеченного оксида магния, к двум третям первичного кислого фосфата калия или MKP (KH2PO4), и дополнительно применяется весовое отношение от 15:85 до 50:50 для зольной пыли, зольного остатка и других пригодных слаборастворимых силикатов. Заметим, что в силу разных молярных отношений между спеченным оксидом магния (MgO) и первичным кислым фосфатом калия (MKP), и/или любыми другими пригодными для использования оксидами и фосфатами, вышеупомянутые весовые/объемные отношения между MgO и MKP могут варьироваться и, тем не менее, обеспечивать эффективное связывание для предусмотренных ослабляющих/защитных примесей.
В других вариантах осуществления различные карбонаты, бикарбонат (например, бикарбонат натрия, бикарбонат калия и т.п.) или гидроксиды металлов могут взаимодействовать в двухэтапном процессе с кислым фосфатом для ограничения максимальной температуры реакции оксида металла и выхода реакции карбоната, бикарбоната или гидроксида с кислым фосфатом.
В других вариантах осуществления можно использовать другие кислоты для формирования результирующего керамического материала на основе оксида-фосфата металла. Выбор кислоты может базироваться на используемом оксиде металла; подходящие оксиды металлов включают двухвалентные и трехвалентные металлы (включая переходные металлы, лантаноиды и актиноиды). Другие подходящие кислоты включают борную кислоту в качестве замедлителя (<1% полного количества порошка). В еще одном варианте осуществления соляная кислота используется в качестве катализатора, когда определенные оксид-фосфатные цементирующие смеси, например смесь оксида бария и фосфата висмута, обладают недостаточной растворимостью в воде.
В конкретных примерах смешивание выбранной керамической матрицы с нужным защитным материалом приводит к образованию иллюстративных составов. Согласно одному варианту осуществления, окончательно скомбинированная смесь образует продукт, в котором защитный материал сцементирован или связан с керамической матрицей, что включает внутреннее связывание или внешнее связывание или оба вида связывания. Кроме того, материалы керамической матрицы находятся в пределах -200 меш или ниже. Следующие конкретные примеры являются исключительно иллюстративными и используются для пояснения принципов настоящего изобретения. Следующие процедуры были проведены в условиях окружающей среды (например, температуры, давления). Для примера, они были проведены при комнатной температуре от 65°F до 85°F (от шестидесяти пяти градусов Фаренгейта до восьмидесяти пяти градусов Фаренгейта) при атмосферном давлении. Не было никаких попыток полностью гомогенизировать материал для получения однородного распределения частиц, хотя были попытки добиться, по существу, однородного распределения защитного материала в керамической матрице.
В случаях использования защитного тканого материала из текстильных волокон керамика гидролизуется и отливается в контакте с тканым материалом. В случаях внедрения порошкового защитного материала размер частицы изменяется в зависимости от материала. В идеальном случае размеры частиц порошка составляют в пределах -200 меш или ниже. Специалистам в данной области очевидно, что можно использовать широкий диапазон размеров частиц. Вода добавляется для гидролиза сухой смеси. Комбинация воды и керамического оксида, фосфата и защитного материала смешивается в течение длительного времени и с достаточной силой, чтобы смесь продемонстрировала экзотермический рост от 20% до 40% (от двадцати процентов до сорока процентов) от начальной температуры смеси. Гидролизованная смесь уплотняется вакуумным, вибрационным или эквивалентным способом во избежание пустот. Уплотнение предпочтительно осуществлять в контейнере, например полимерном контейнере, выполненном из полипропилена или полиэтилена, имеющем низкий коэффициент трения для облегчения его удаления. Образцы оставляют отвердевать до прикосновения (по меньшей мере, двадцать четыре часа) в условиях окружающей среды.
Образцы были подвергнуты рентгеновскому тестированию на предмет свинцового эквивалента. Образцы, подвергнутые тестированию, были сформированы, когда оксид металла, например MgO (спеченный оксид магния), подходящий слаборастворимый силикат и радионепроницаемые добавки, описанные в настоящем раскрытии, перемешаны в растворе кислого фосфата (например, водном растворе первичного кислого фосфата калия). При растворении оксида металла образуются катионы, которые взаимодействуют с анионами фосфата с образованием фосфатного геля. Затем этот гель кристаллизуется и отвердевает с образованием керамики, полученной методом холодного обжига. При растворении оксида также повышается pH раствора, при этом керамика, полученная методом холодного обжига, формируется с pH, близким к нейтральному.
Контроль растворимости оксида в растворе кислого фосфата позволяет создавать химически связанные керамики на основе оксида-фосфата. Оксиды или оксидные минералы низкой растворимости являются наилучшими кандидатами для формирования химически связанной фосфатной керамики благодаря тому, что их растворимость можно регулировать. Оксид металла в образцах, известный как спеченный оксид магния (MgO), кальцинируют при 1300°C или выше для снижения растворимости в растворе кислого фосфата. Порошкообразные оксиды можно предварительно обрабатывать для улучшения их взаимодействия с кислотами. Один метод включает кальцинирование порошков при типичной температуре приблизительно от 1200°C до 1500°C и более типично 1300°C. Было обнаружено, что процесс кальцинирования приводит к самому разнообразному изменению поверхности частиц оксидa, что облегчает формирование керамики. Кальцинирование приводит к тому, что частицы склеиваются друг с другом, а также образуют кристаллы; это приводит к снижению скорости реакции, что благоприятствует формированию керамики. Быстрые реакции приводят к формированию нежелательных порошкообразных осадков. Такой спеченный оксид магния затем может взаимодействовать при комнатной температуре с любым раствором кислого фосфата, например дигидрофосфатом аммония или калия, с образованием керамики из фосфата магния-калия. В случае оксида магния/первичного кислого фосфата калия, смесь MgO (спеченного оксида магния), KH2PO4 (первичного кислого фосфата калия) и подходящего слаборастворимого силиката можно просто добавлять в воду и перемешивать от 5 минут до 25 минут, в зависимости от размера партии. Первичный кислый фосфат калия растворяется в воде первым и образует раствор кислого фосфата, в котором растворяется MgO. Результирующие химически связанные керамики на основе оксида-фосфата, полученные методом холодного обжига, формируются путем примешивания порошкообразной смеси оксидов и радионепроницаемых добавок, в том числе любых необходимых замедлителей, например борной кислоты, что было отчетливо описано здесь, к водно-активированному раствору кислого фосфата, в котором спеченный оксид магния (MgO) растворяется и реагирует с первичным кислым фосфатом калия (MKP), и, в ряде случаев, подходящим слаборастворимым силикатом, например воластинитом, и отверждается с образованием керамического цементирующего материала, полученного методом холодного обжига.
Таблица 1
Состав образца керамики
Образец Н2О (г) Керамика (г) Защитный материал (г) Размер частиц Плотность,
фунты/дюйм2
1 112,0 198,0 462,0 сульфата бария 10 мкм (микрон) 152,0
2 112,0 220,0 220,0 сульфата бария
220,0 висмута		 325 меш (висмут) 197,0
3 112,0 198,0 462,0 висмута 325 меш 225,0
4 112,0 198,0 462,0 оксида церия(III) 5,24 мкм (микрон) 175,0
5 112,0 264,0 264,0 сульфата бария
66,0 висмута
66,0 оксида церия(III)		 10 мкм (микрон)
325 меш (висмут)
5,24 мкм (микрон)		 74,0
6 112,0   Базальтовый порошок 462   130,0
Таблица 2
Ослабление образца керамики
Обозначение образца 60 кВп 80 кВп 100 кВп 120 кВп
1 99,99% 99,97% 99,76% 99,05%
2 99,99% 99,98% 99,77 % 99,64%
3 99,89% 99,85% 99,77% 99,70%
4 99.95% 99,92% 99,82% 99,37%
5 99,96% 99,91% 99,66% 99,19%
6 89,17% 81,79% 75,36% 69,62%
7 97,34% 96,37% 93,81% 90,00%
8 56,08% 52,33% 47,83% 43,52%
Измеренная величина толщины слоя, при которой радиация уменьшается вдвое 3,0 ммA1 4,0 ммA1 5,1 ммA1 6,2 ммA1
Таблица 3
Свинцовый эквивалент образца керамики (миллиметры Рb)
Обозначение образца 60 кВп 80 кВп 100 кВп 120 кВп
1 1,8* 1,800 1,535 1,065
2 1,8* 1,822 1,552 1,445
3 0,635 1,380 1,551 1,525
4 0,758 1,440 1,660 1,225
5 0,790 1,410 1,375 1,125
6 0,119 0,126 0,130 0,129
7 0,242 0,390 0,428 0,362
8 0,064 0,068 0,070 0,070
Измеренная величина толщины слоя, при которой радиация уменьшается вдвое 3,0 ммA1 4,0 ммA1 5,1 ммA1 6,2 ммA1
* В силу высокого ослабления этого образца свинцовый эквивалент нельзя точно измерить для потенциала трубки 60 кВп. Свинцовый эквивалент будет не меньше, чем при потенциале следующей по возрастанию настройки напряжения (здесь кВп - киловольт пикового напряжения; ммA1 -)
Следует понимать, что конкретный порядок или иерархия этапов раскрытого процесса является примером иллюстративного подхода. На основании конструктивных предпочтений, понятно, что конкретный порядок или иерархию этапов процессов можно изменить, не выходя за рамки объема настоящего изобретения. Пункты способа прилагаемой формулы изобретения представляют элементы различных этапов в произвольном порядке, который не должен ограничивать представленный конкретный порядок или иерархию.
Предполагается, что настоящее изобретение и многие его дополнительные преимущества следуют из вышеприведенного описания. Также предполагается, что возможны различные изменения, касающиеся формы, конструкции и конфигурации его компонентов, не выходящие за рамки объема и сущности изобретения, и не умаляя преимуществ всего его материала. Вышеописанная форма является всего лишь иллюстративным вариантом его осуществления. Предполагаемое конкретное изменение представляет собой возможное включение приготовления наноразмерного составляющего материала для увеличения доступной поверхности для связывания. Большинство, если не все, химически связанные оксид-фосфатные керамики радиационной защиты, описанные в данном патенте, можно производить в качестве цемента, бетона, штукатурки, покрытий и цементирующего материала, и могут заливаться, напыляться, затираться и формоваться для различных форм и вариантов использования. Поэтому нижеследующая формула изобретения призвана охватывать и включать в себя большинство, если не все, из этих изменений и возможностей.
Кроме того, раскрытые здесь варианты осуществления применимы к объектам и структурам, загрязненным радиацией, для их герметизации и содержания загрязняющего вещества в объекте или структуре и, таким образом, для экранирования и защиты объектов, внешних по отношению к герметизированному объекту или структуре.

Claims (21)

1. Состав вещества для удержания радиации и защиты от нее, содержащий химически связанную керамическую матрицу на основе оксида-фосфата и радиационно-защитный материал, в котором радиационно-защитный материал диспергирован в матрице химически связанного керамического цемента на основе оксида-фосфата, и радиационно-защитный материал выбран из группы, состоящей из барита, оксида бария, сульфата бария, оксида церия, оксида вольфрама, оксида гадолиния, оксида обедненного урана, отожженного свинцового стекла в виде порошка и волокон с содержанием свинца от 40% до 75%, цеолитов, клиноптилолитов и целестинов.
2. Состав вещества по п.1, в котором цеолит содержит следующие вещества в весовом процентном соотношении 52,4% SiO2, 13,13% Al2O3, 8,94% Fe2O3, 6,81% CaO, 2,64% Na2O, 4,26% MgO и 0,10% MnO.
3. Состав вещества по п.1, в котором весовое содержание барита приблизительно составляет от 89% до 99% BaSO4 и от 1% до 5,8% силикатов, и в котором весовой процентный состав цеолита, который будет присутствовать в составе вещества по п.2, составляет от 0,2% до 50%.
4. Состав вещества по п.1, в котором керамическая матрица на основе фосфата выбрана из группы, состоящей из KH2PO4 (дигидрофосфата калия), MgHPO4 (гидрофосфата), Fe3(HPO4)2 (фосфата железа(II)), Fe3(HPO4)2·8H2O (октагидрата фосфата железа(II)), FeHPO4 (фосфата железа(III)), FeHPO4·2H2O (дигидрата фосфата железа(III)) AlPO4 (фосфата алюминия), AlPO4·1,5H2O (гидрата фосфата алюминия), CaHPO4 (гидрофосфата кальция), CaHPO4·2H2O (дигидрата гидрофосфата кальция), BiPO4 (фосфата висмута), СеРO4 (фосфата церия(III)), СеРO4·2H2O (дигидрата фосфата церия(III)), GdPO4·1H2O (фосфата гадолиния), ВаНРO4 (гидрофосфата бария) и UPO4 (фосфата обедненного урана (U-238)).
5. Состав вещества по п.1, в котором керамическая матрица на основе оксида-фосфата представляет собой MgHPO4·3H2O (тригидрат гидрофосфата магния).
6. Состав вещества по п.1, в котором радиационно-защитный материал сформирован в виде, по меньшей мере, одного или нескольких из агрегатов или порошков, диспергированных в керамике на основе оксида-фосфата.
7. Состав вещества по п.1, в котором керамическая матрица на основе оксида-фосфата включает в себя фосфаты, по меньшей мере, двух разных металлов.
8. Состав вещества по п.7, в котором фосфаты, по меньшей мере, двух разных металлов выбраны из группы, состоящей из гидрофосфата магния, фосфата железа(III), фосфата алюминия, гидрофосфата кальция, фосфата висмута, фосфата церия(III), фосфата гадолиния и гидрофосфата бария.
9. Состав вещества по п.1, в котором керамическая матрица на основе оксида-фосфата имеет формулу
МНРO4·xH2O,
где М представляет двухвалентный катион, выбранный из группы, состоящей из
Mg (магния), Ca (кальция), Fe (железа(II)) и Ва (бария), и где x принимает, по меньшей мере, одно значение из 0 (нуля), 2 (двух), 3 (трех) или 8 (восьми).
10. Состав вещества по п.1, в котором керамическая матрица на основе оксида-фосфата имеет формулу
МРO4·xH2O,
где М представляет трехвалентный катион, выбранный из группы, состоящей из
Al (алюминия), Ce (церия(III)), U238 (обедненного урана) и Fe (железа(III)), и где x принимает, по меньшей мере, одно значение из 0 (нуля), 1,5 (полутора) или 2 (двух).
11. Состав вещества по п.1, в котором керамическая матрица на основе оксида-фосфата имеет формулу
ММ'PO4·хH2O,
где М представляет двухвалентный катион, выбранный из группы, состоящей из Ва (бария) и Mg (магния), где М' представляет одновалентный катион, выбранный из группы, состоящей из Li (лития), Na (натрия) и K (калия), и где x принимает, по меньшей мере, одно значение из 0 (нуля), 2 (двух), 3 (трех) или 6 (шести).
12. Состав по п.1, содержащий, по меньшей мере, два радиационно-защитных материала для формирования многослойной структуры.
13. Радиационно-защитный состав вещества, содержащий химически связанную керамическую матрицу на основе оксида-фосфата, имеющую катионную составляющую, демонстрирующую способность к радиационной защите, и радиационно-защитный материал, выбранный из группы, состоящей из порошка, агрегата и волокна, в котором радиационно-защитный материал диспергирован в химически связанной керамической матрице на основе оксида-фосфата.
14. Радиационно-защитный состав вещества по п.13, в котором химически связанная керамика на основе оксида-фосфата отверждается до твердости при температуре менее 100°C (ста градусов Цельсия).
15. Радиационно-защитный состав вещества по п.13, в котором катион выбран из группы, состоящей из алюминия, бария, висмута, церия, вольфрама, гадолиния и обедненного урана.
16. Радиационно-защитный состав вещества по п.13, в котором радиационно-защитный материал выбран из группы, состоящей из барита, сульфата бария, металлического висмута, оксида церия, оксида гадолиния, оксида вольфрама и цеолитов.
17. Состав вещества для удержания радиации и защиты от нее, состоящий, по существу, из химически связанной керамической матрицы на основе оксида-фосфата, имеющей катионную составляющую, демонстрирующую способность к радиационной защите, и радиационно-защитный материал, диспергированный в химически связанной керамической матрице на основе оксида-фосфата, в котором катионная составляющая выбрана из группы, состоящей из алюминия, бария, висмута, церия, гадолиния, вольфрама и обедненного урана.
18. Состав вещества по п.17, в котором радиационно-защитный материал выбран из группы, состоящей из барита, сульфата бария, оксидов и соединений металлического висмута, оксида и соединений церия, цеолита, клиноптилолита, плагиоклаза, пироксена, оливина, целестина, оксидов и соединений гадолиния и оксидов и соединений вольфрама и порошкообразного или волокнистого отожженного свинцового стекла с содержанием свинца (Pb) от 40% до 75%.
19. Способ формирования радиационно-защитного элемента при температуре окружающей среды, содержащий этапы, на которых смешивают оксид металла, имеющий способность к радиационной защите, с фосфатосодержащим материалом, внедряют радиационно-защитный материал в смесь оксида металла и фосфатосодержащего материала, отверждают внедренный радиационно-защитный материал и смесь оксида металла и фосфатосодержащего материала при температуре окружающей среды.
20. Способ формирования радиационно-защитного элемента при температурных условиях по п.19, в котором отверждение происходит при температуре менее 100°C (ста градусов Цельсия).
21. Способ формирования радиационно-защитного элемента при температуре окружающей среды по п.19, в котором фосфатосодержащий материал является фосфорной кислотой.
RU2008127341/07A 2005-12-06 2006-12-06 Химически связанный керамический радиационно-защитный материал и способ его подготовки RU2446490C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29570805A 2005-12-06 2005-12-06
US11/295,708 2005-12-06
US11/441,833 2006-05-26
US11/441,833 US20070102672A1 (en) 2004-12-06 2006-05-26 Ceramic radiation shielding material and method of preparation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008127341A RU2008127341A (ru) 2010-01-20
RU2446490C2 true RU2446490C2 (ru) 2012-03-27

Family

ID=39402138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008127341/07A RU2446490C2 (ru) 2005-12-06 2006-12-06 Химически связанный керамический радиационно-защитный материал и способ его подготовки

Country Status (15)

Country Link
US (5) US20070102672A1 (ru)
EP (1) EP1958210B1 (ru)
JP (3) JP5469342B2 (ru)
KR (3) KR101749946B1 (ru)
CN (2) CN101496112B (ru)
AU (1) AU2006350740A1 (ru)
BR (1) BRPI0620029A2 (ru)
CA (1) CA2632764C (ru)
DK (1) DK1958210T3 (ru)
ES (1) ES2657928T3 (ru)
IL (1) IL191901A (ru)
MX (1) MX339802B (ru)
NZ (1) NZ568903A (ru)
RU (1) RU2446490C2 (ru)
WO (1) WO2008060292A2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606233C2 (ru) * 2012-08-27 2017-01-10 Сименс Акциенгезелльшафт Многослойный материал для радиационной защиты типа сэндвич-структуры
WO2022191926A3 (en) * 2021-01-19 2022-12-15 Worcester Polytechnic Institute Cold sprayed radiation shielding
RU2815656C2 (ru) * 2019-04-25 2024-03-19 Ниппон Файбер Корпорейшн Устойчивый к радиации неорганический материал и его волокно

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070102672A1 (en) 2004-12-06 2007-05-10 Hamilton Judd D Ceramic radiation shielding material and method of preparation
WO2007087039A2 (en) * 2005-12-13 2007-08-02 University Of South Florida Self-heating chemical system for sustained modulation of temperature
US20090107925A1 (en) * 2007-10-31 2009-04-30 Chevron U.S.A. Inc. Apparatus and process for treating an aqueous solution containing biological contaminants
KR101078866B1 (ko) 2008-09-24 2011-11-01 김만영 방사능 차폐재 제조방법
US8409346B2 (en) * 2008-10-06 2013-04-02 Grancrete, Inc. Waste storage vessels and compositions therefor
CA2777666C (en) 2009-10-13 2021-01-05 National Institute Of Aerospace Associates Energy conversion materials fabricated with boron nitride nanotubes (bnnts) and bnnt polymer composites
US8303865B1 (en) * 2009-12-15 2012-11-06 Brown-Cravens-Taylor Enhanced alpha particle emitter
US8754389B2 (en) 2010-01-07 2014-06-17 Bloxr Corporation Apparatuses and methods employing multiple layers for attenuating ionizing radiation
US20140151584A1 (en) * 2012-10-29 2014-06-05 Bloxr Corporation Nuclear radiation shields, shielding systems and associated methods
US9114121B2 (en) 2010-01-07 2015-08-25 Bloxr Solutions, Llc Radiation protection system
CN103384903B (zh) * 2010-11-15 2017-06-23 加拿大原子能有限公司 含回收铀和贫化铀的核燃料以及包含该核燃料的核燃料棒束和核反应堆
US9233863B2 (en) 2011-04-13 2016-01-12 Molycorp Minerals, Llc Rare earth removal of hydrated and hydroxyl species
CN102842350A (zh) * 2011-06-22 2012-12-26 梁瑶娟 钡基纤维防护板
CN102930908A (zh) * 2011-08-10 2013-02-13 刘学文 无铅植物纤维防护板的制造方法
WO2013074134A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 National Institute Of Aerospace Associates Radiation shielding materials containing hydrogen, boron and nitrogen
US20150041723A1 (en) * 2012-02-27 2015-02-12 The Regents Of The University Of California Chemically bonded ceramics based on boron and lead
JP5952604B2 (ja) * 2012-03-22 2016-07-13 株式会社ホクコン 退避施設
US20140103230A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Dal Hoon KANG Radioactive ray shield or absorption sheet with flexibility and restorability, clothes made of the same, and manufacturing method thereof
JP5341246B1 (ja) * 2012-12-13 2013-11-13 株式会社スーリエ 地表または地中に設置するのを目的とする加硫剤を含有しないゴムシート、および、ゴムシートを用いて放射性物質で汚染された生活環境周辺の地表から放出される放射線を遮蔽する、もしくは、放射線量を低く抑える方法
JP6433134B2 (ja) * 2013-03-19 2018-12-05 株式会社ディ・アンド・ディ 塗布型放射線遮蔽材
JP6212684B2 (ja) * 2013-03-22 2017-10-18 富士化学株式会社 臨界防止被覆材、臨界防止被覆層、及びその形成方法
JP5766747B2 (ja) * 2013-05-30 2015-08-19 旭コンクリート工業株式会社 内部空間にパネルを配したコンクリート製構造物
CN103482958B (zh) * 2013-09-03 2015-08-19 金正敏 一种防辐射建筑陶瓷的制造方法
EP3113859A4 (en) 2014-03-07 2017-10-04 Secure Natural Resources LLC Cerium (iv) oxide with exceptional arsenic removal properties
RU2569315C1 (ru) * 2014-05-20 2015-11-20 Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС") Способ торкретирования наружных поверхностей радиационно-защитной блок-упаковки
RU2554183C1 (ru) * 2014-05-27 2015-06-27 Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") Радиационно-защитное терморегулирующее покрытие для космических аппаратов
RU2550156C1 (ru) * 2014-06-03 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) Борсодержащий нейтронозащитный материал
CN104150859A (zh) * 2014-08-06 2014-11-19 西南科技大学 一种磷酸镁水泥基γ射线快速屏蔽材料及其制备方法
CN104649605B (zh) * 2015-03-06 2017-12-08 青岛理工大学 一种防辐射混凝土防护剂及其制备方法
KR101796823B1 (ko) * 2015-03-26 2017-11-13 황심연 기능성 건축마감재 제조방법
US10047610B2 (en) 2015-09-08 2018-08-14 Honeywell International Inc. Ceramic matrix composite materials with rare earth phosphate fibers and methods for preparing the same
CA2996051A1 (en) * 2015-09-29 2017-04-06 The Penn State Research Foundation Cold sintering ceramics and composites
KR101633632B1 (ko) * 2015-09-30 2016-06-27 김동용 방사능 차폐재
JP2016130744A (ja) * 2016-04-20 2016-07-21 株式会社東芝 熱中性子吸収膜の被覆装置、その方法及び溶融炉心物の回収方法
CN109641808A (zh) * 2016-07-05 2019-04-16 苏黎世联邦理工学院 由冷烧结纳米级粉末制成的高性能陶瓷
CN106981458B (zh) * 2017-03-24 2020-05-22 武汉利之达科技股份有限公司 一种含腔体结构的三维陶瓷基板及其制备方法
KR102060403B1 (ko) * 2017-08-10 2020-02-11 김기경 방사선 차폐 필터 및, 이를 포함하는 방사선 영상 촬영장치용 필터 어셈블리
CN108658563B (zh) * 2018-05-31 2020-12-11 广东联城住工装备信息科技有限公司 一种矿渣基地聚合物防辐射混凝土及其制备方法
CN108863442A (zh) * 2018-06-13 2018-11-23 南京航空航天大学 一种中子屏蔽复合材料及其制备方法
CN109003692B (zh) * 2018-08-01 2022-05-20 宋广山 一种辐射介质屏蔽材料及其制备方法和用途
CN109265128B (zh) * 2018-11-19 2021-03-30 河北工业大学 一种可3d打印的电磁防护磷酸盐材料的制备方法
CN109279860B (zh) * 2018-11-19 2021-04-30 河北工业大学 3d打印电磁防护轻质高强磷酸盐水泥材料的制备方法
CN109265127B (zh) * 2018-11-19 2021-09-07 河北工业大学 一种3d打印高强高韧性电磁防护材料的制备方法
EP4154278A4 (en) 2020-05-23 2023-06-28 Turing Kimya Endüstri Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi A functional composite and a method for preparing thereof
JPWO2022025036A1 (ru) * 2020-07-27 2022-02-03
US11771320B2 (en) * 2020-08-27 2023-10-03 GE Precision Healthcare LLC System and method for augmenting patient-technologist communication
KR20220031171A (ko) 2020-09-04 2022-03-11 (주)뉴클리어엔지니어링 광자 및 중성자 동시 차폐 설계 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램
CN114436619B (zh) * 2020-11-03 2023-09-01 南京航空航天大学 一种高碳化硼含量磷酸镁基中子屏蔽胶凝材料
CA3203729A1 (en) 2020-12-28 2022-07-07 Hiroshi Fukazawa Inorganic composition and fibers and flakes thereof
CN115572150B (zh) * 2022-09-29 2023-09-01 贵州大学 一种重晶石防辐射陶瓷板材及制备方法
CN115611513B (zh) * 2022-10-28 2024-06-04 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 一种耐辐射玻璃材料及其制备方法与应用
CN116161945A (zh) * 2022-12-23 2023-05-26 河北领标科技发展有限公司 一种防核辐射陶瓷大板及其制备方法与应用
CN116813332B (zh) * 2023-05-06 2024-04-30 河北领标科技发展有限公司 一种防辐射陶瓷岩板及其加工方法
CN118155889A (zh) * 2024-05-13 2024-06-07 烟台核电智能技术研究院有限公司 一种用于中子辐射屏蔽的超材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94005540A (ru) * 1994-02-16 1996-04-27 Е.А. Точилин Смесь рентгенозащитная "резасил-этп"
RU2156509C2 (ru) * 1997-02-11 2000-09-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Слоистый рентгенозащитный материал
US6565647B1 (en) * 2002-06-13 2003-05-20 Shieldcrete Ltd. Cementitious shotcrete composition
RU2005101770A (ru) * 2002-06-25 2005-10-10 Полигро Трейдинг Аг (Ch) Контейнерная система для транспортировки и хранения высокорадиоактивных материалов

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA765765A (en) 1967-08-22 A. Jackson David Concrete comprising galena ore aggregate, calcium aluminum hydraulic binder and standard aggregates
CA773614A (en) 1967-12-12 T. Hasan Syed Production of ceramic materials
US1576730A (en) * 1924-04-04 1926-03-16 Nat Pigments & Chemical Compan Plaster or concrete opaque to x-rays
US2992175A (en) * 1944-09-02 1961-07-11 Lyle B Borst Neutronic reactor shielding
US3006777A (en) * 1960-08-22 1961-10-31 American Nuclear Shield Corp Building materials
ZA727165B (en) * 1971-10-19 1973-06-27 Ici Ltd Phosphatic materials
JPS5619311B2 (ru) * 1975-01-29 1981-05-07
JPS5285208A (en) * 1976-01-09 1977-07-15 Taki Chemical Method of preedrying indefinite form refractory structures
JPS5292221A (en) * 1976-01-30 1977-08-03 Taki Chemical Manufacture of refractory structure
JPS52135339A (en) * 1976-05-07 1977-11-12 Nisshin Eng Inorganic coat composite
JPS5917195A (ja) * 1982-07-21 1984-01-28 同和鉱業株式会社 高エネルギ−放射線用遮蔽材料
JPS59183399A (ja) * 1983-04-04 1984-10-18 佐藤　昌 放射線遮蔽板
JPS61230095A (ja) * 1985-04-04 1986-10-14 株式会社クラレ 放射線防護材料
ATE71293T1 (de) * 1986-09-18 1992-01-15 London Pharmacy Innovation Arzneiformulierung.
JPS63265805A (ja) * 1987-04-21 1988-11-02 Nippon Mining Co Ltd リン酸アルミニウムの製造方法
US4938233A (en) * 1987-08-03 1990-07-03 Techton, Inc. Radiation shield
GB2225479A (en) * 1988-11-25 1990-05-30 Du Pont Canada Method of attenuation of electromagnetic radiation
JP2520978B2 (ja) * 1990-10-05 1996-07-31 動力炉・核燃料開発事業団 放射線遮蔽材
AU1762692A (en) * 1991-03-29 1992-11-02 Raymond S. Chase Silica-containing cement and concrete composition
CN1032833C (zh) * 1992-12-26 1996-09-18 天津纺织工学院 中子和γ射线辐射屏蔽材料
US5402455A (en) * 1994-01-06 1995-03-28 Westinghouse Electric Corporation Waste containment composite
JPH0862387A (ja) * 1994-08-26 1996-03-08 Sumitomo Forestry Co Ltd 非含石綿耐火性ｘ線遮蔽板の製造方法
US5786611A (en) * 1995-01-23 1998-07-28 Lockheed Idaho Technologies Company Radiation shielding composition
US5645518A (en) * 1995-01-31 1997-07-08 The University Of Chicago Method for stabilizing low-level mixed wastes at room temperature
JPH08250978A (ja) * 1995-03-07 1996-09-27 Mitsubishi Electric Corp 音声用フィルタ装置
US5494513A (en) * 1995-07-07 1996-02-27 National Research Council Of Canada Zeolite-based lightweight concrete products
AU2530897A (en) * 1996-03-18 1997-10-10 University Of Chicago, The Method of waste stabilization via chemically bonded phosphate ceramics, structural materials incorporating potassium phosphate ceramics
US6204214B1 (en) * 1996-03-18 2001-03-20 University Of Chicago Pumpable/injectable phosphate-bonded ceramics
US5830815A (en) * 1996-03-18 1998-11-03 The University Of Chicago Method of waste stabilization via chemically bonded phosphate ceramics
US5819186A (en) * 1996-04-26 1998-10-06 Stephens; Patrick J. Cellular grout radiation barrier
AU730990C (en) 1996-07-08 2002-01-03 3055515 Canada Inc. Method of improving shotcrete technology
RU2117645C1 (ru) 1996-08-30 1998-08-20 Центральный научно-исследовательский институт технологии судостроения Бетонная смесь "бетоносил-с сорбирующий"
US6372157B1 (en) * 1997-03-24 2002-04-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Radiation shielding materials and containers incorporating same
JP4557191B2 (ja) * 1998-01-13 2010-10-06 株式会社ナトー研究所 水硬性シリカ系バインダーならびに耐水・耐熱性固化体
KR20010079675A (ko) 1998-08-21 2001-08-22 칼 하인쯔 호르닝어 방사 보호 콘크리트 및 방사 보호 케이싱
US6232383B1 (en) * 1998-11-06 2001-05-15 Nurescell, Inc. Nuclear resistance cell and methods for making same
US7476889B2 (en) * 1998-12-07 2009-01-13 Meridian Research And Development Radiation detectable and protective articles
US6153809A (en) * 1999-05-05 2000-11-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Polymer coating for immobilizing soluble ions in a phosphate ceramic product
US6133498A (en) * 1999-05-05 2000-10-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for producing chemically bonded phosphate ceramics and for stabilizing contaminants encapsulated therein utilizing reducing agents
BG63668B1 (bg) * 1999-06-18 2002-08-30 "Йордан Колев Интегрални Мотори" Командитно Дружество Система за компресиране и ежектиране на бутални двигатели
AU2001261960A1 (en) * 2000-05-19 2001-11-26 The University Of British Columbia Process for making chemically bonded composite hydroxide ceramics
US6805815B1 (en) * 2000-05-24 2004-10-19 Hanford Nuclear Service, Inc. Composition for shielding radioactivity
US7429290B2 (en) * 2000-06-22 2008-09-30 Thomas Joseph Lally Fire-retardant coating, method for producing fire-retardant building materials
US6533821B1 (en) * 2000-06-22 2003-03-18 Thomas Lally Bio-adhesive composition, method for adhering objects to bone
DE10032220A1 (de) * 2000-07-03 2002-01-24 Sanatis Gmbh Magnesium-ammonium-phosphat-Zemente, deren Herstellung und Verwendung
US6518212B1 (en) * 2000-09-18 2003-02-11 The University Of Chicago Chemically bonded phospho-silicate ceramics
US20020165082A1 (en) * 2001-02-23 2002-11-07 Dileep Singh Radiation shielding phosphate bonded ceramics using enriched isotopic boron compounds
US6608319B2 (en) * 2001-06-08 2003-08-19 Adrian Joseph Flexible amorphous composition for high level radiation and environmental protection
US6919576B2 (en) * 2002-02-04 2005-07-19 Bechtel Bwxt Idaho Llc Composite neutron absorbing coatings for nuclear criticality control
WO2004055833A1 (de) * 2002-12-17 2004-07-01 Lanxess Deutschland Gmbh Bleifreie mischung als strahlenschutz-additiv
DE10340124A1 (de) * 2002-12-17 2004-07-01 Bayer Ag Bleifreie Mischung als Strahlenschutz-Additiv
KR100516758B1 (ko) 2003-01-28 2005-09-22 칭 다오 피티엘 켐 리미티드 고강도 시멘트 조성물 및 이를 이용한 패널의 제조방법
US7250119B2 (en) * 2004-05-10 2007-07-31 Dasharatham Sayala Composite materials and techniques for neutron and gamma radiation shielding
US20070102672A1 (en) * 2004-12-06 2007-05-10 Hamilton Judd D Ceramic radiation shielding material and method of preparation
RU2372309C1 (ru) 2008-07-15 2009-11-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки
US8409346B2 (en) * 2008-10-06 2013-04-02 Grancrete, Inc. Waste storage vessels and compositions therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94005540A (ru) * 1994-02-16 1996-04-27 Е.А. Точилин Смесь рентгенозащитная "резасил-этп"
RU2156509C2 (ru) * 1997-02-11 2000-09-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Слоистый рентгенозащитный материал
US6565647B1 (en) * 2002-06-13 2003-05-20 Shieldcrete Ltd. Cementitious shotcrete composition
RU2005101770A (ru) * 2002-06-25 2005-10-10 Полигро Трейдинг Аг (Ch) Контейнерная система для транспортировки и хранения высокорадиоактивных материалов

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606233C2 (ru) * 2012-08-27 2017-01-10 Сименс Акциенгезелльшафт Многослойный материал для радиационной защиты типа сэндвич-структуры
RU2815656C2 (ru) * 2019-04-25 2024-03-19 Ниппон Файбер Корпорейшн Устойчивый к радиации неорганический материал и его волокно
WO2022191926A3 (en) * 2021-01-19 2022-12-15 Worcester Polytechnic Institute Cold sprayed radiation shielding
US11887742B2 (en) 2021-01-19 2024-01-30 Worcester Polytechnic Institute Cold sprayed radiation shielding

Also Published As

Publication number Publication date
CA2632764C (en) 2014-08-12
US8440108B2 (en) 2013-05-14
WO2008060292A2 (en) 2008-05-22
IL191901A0 (en) 2009-09-22
MX339802B (es) 2016-06-10
RU2008127341A (ru) 2010-01-20
BRPI0620029A2 (pt) 2011-10-25
JP2016011963A (ja) 2016-01-21
JP5850881B2 (ja) 2016-02-03
ES2657928T3 (es) 2018-03-07
DK1958210T3 (da) 2017-11-06
US20130277616A1 (en) 2013-10-24
EP1958210B1 (en) 2017-07-19
CN105390171A (zh) 2016-03-09
KR101578697B1 (ko) 2015-12-21
USRE48014E1 (en) 2020-05-26
NZ568903A (en) 2010-04-30
CA2632764A1 (en) 2008-05-22
JP6084266B2 (ja) 2017-02-22
EP1958210A2 (en) 2008-08-20
WO2008060292A3 (en) 2009-04-02
KR101523235B1 (ko) 2015-05-27
MX2008007245A (es) 2009-01-13
USRE46797E1 (en) 2018-04-17
US20080296541A1 (en) 2008-12-04
KR20080102128A (ko) 2008-11-24
JP2013167648A (ja) 2013-08-29
CN101496112A (zh) 2009-07-29
JP5469342B2 (ja) 2014-04-16
AU2006350740A1 (en) 2008-05-22
KR20150126819A (ko) 2015-11-13
JP2009531651A (ja) 2009-09-03
KR20140049049A (ko) 2014-04-24
KR101749946B1 (ko) 2017-06-22
IL191901A (en) 2012-10-31
CN101496112B (zh) 2015-11-25
US20070102672A1 (en) 2007-05-10
CN105390171B (zh) 2019-05-03
EP1958210A4 (en) 2013-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2446490C2 (ru) Химически связанный керамический радиационно-защитный материал и способ его подготовки
US6518212B1 (en) Chemically bonded phospho-silicate ceramics
Shwita et al. Investigation of the mechanical properties, morphology and the attenuation behavior of gamma rays for OPC pastes mingled with two different glass wastes
US9711248B2 (en) Binder and the use thereof for conditioning waste containing aluminium metal
ES2244105T3 (es) Procedimiento de acondicionamiento de desechos industriales, particularmente radiactivos, en ceramicas apatiticas.
JPWO2008114877A1 (ja) 低放射化水硬性組成物、低放射化セメント、及びそれら製造方法
Swift The development of calcium aluminate phosphate cement for radioactive waste encapsulation
Rigali Ongoing Research and Development: Cement Filler Testing and Analysis.
RU2236055C2 (ru) Способ захоронения плутония в апатитовой керамике и продукт, полученный с использованием этого способа
Rakhimov et al. Alternative binders
US20150041723A1 (en) Chemically bonded ceramics based on boron and lead