UA59493C2 - Material for protection against radioactive radiation - Google Patents
Material for protection against radioactive radiation Download PDFInfo
- Publication number
- UA59493C2 UA59493C2 UA2001129068A UA2001129068A UA59493C2 UA 59493 C2 UA59493 C2 UA 59493C2 UA 2001129068 A UA2001129068 A UA 2001129068A UA 2001129068 A UA2001129068 A UA 2001129068A UA 59493 C2 UA59493 C2 UA 59493C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- modifier
- mass
- radiation
- value
- reference material
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 title abstract 5
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 239000012925 reference material Substances 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 239000011817 metal compound particle Substances 0.000 abstract 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 abstract 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 4
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005293 physical law Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
- G21F1/10—Organic substances; Dispersions in organic carriers
- G21F1/103—Dispersions in organic carriers
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до області радіаційної техніки і стосується матеріалів для захисту від радіаційного 2 впливу і може бути використаний в ядерно-енергетичних установках, на радіохімічних підприємствах по виробленню і переробці ізотопів, у виробництві контейнерів для транспортування і збереження ізотопів і радіоактивних відходів, захисту окремих спеціальних приміщень, для виготовлення засобів захисту устаткування й обслуговуючого персоналу.The invention relates to the field of radiation technology and concerns materials for protection against radiation 2 exposure and can be used in nuclear power plants, at radiochemical enterprises for the production and processing of isotopes, in the production of containers for the transportation and storage of isotopes and radioactive waste, and the protection of certain special premises , for the production of means of protection of equipment and service personnel.
На даний час захист від проникаючого випромінювання здійснюється радіаційно-захисними матеріалами, до 70 складу яких входять єлементи з великим атомним номером, тобто важкі елементи.Currently, protection against penetrating radiation is carried out by radiation-protective materials, 70 of which include elements with a large atomic number, that is, heavy elements.
Відомі захисні матеріали від впливу рентген- і гамма-випромінювання, що складаються з важких металевих конструкцій (свинець, сталь) і від впливу нейтронів (легкі елементи: бор, літій, гідриди металів, воденьутримуючії рідини й органічні полімери). Кожен вид цих захисних матеріалів поряд з перевагами, має й істотні недоліки. 12 Але до основних недоліків таких матеріалів варто віднести їх дуже велику вагу і значні витрати на їхнє виготовлення.There are known protective materials against the effects of X-ray and gamma radiation, consisting of heavy metal structures (lead, steel) and from the effects of neutrons (light elements: boron, lithium, metal hydrides, hydrogen-retaining liquids and organic polymers). Each type of these protective materials, along with its advantages, also has significant disadvantages. 12 But the main disadvantages of such materials include their very large weight and significant costs for their production.
Основною задачею при конструюванні об'єктів захисту від рентген- і гамма-випромінювання можна вважати зниження маси і товщини, розроблювальних для цього радіаційно-захисних матеріалів. Однак створення компактного захисту зі зменшеною товщиною матеріалу веде до зростання його маси через використання 20 відомих важких модифікаторів. І, навпаки, збереження ступеня ослаблення рентген- і гамма-випромінювання при зниженні щільності матеріалу спричиняє необхідність збільшення товщини захисту. У цьому полягає основне протиріччя при створенні радіаційно-захисних матеріалів, що забезпечують ефективний компактний захист від рентген- і гамма-випромінювання, оскільки одночасного зниження товщини і маси рентгенпо-глинаючого матеріалу практично неможливо досягти при застосуванні відомих модифікаторів. с 25 Це протиріччя вимагає компромісного підходу до вибору товщини і маси захисного матеріалу з урахуванням (39 його вартості.Reducing the mass and thickness of the radiation-shielding materials developed for this purpose can be considered the main task when designing objects to protect against X-ray and gamma radiation. However, the creation of compact protection with reduced material thickness leads to an increase in its mass due to the use of 20 known heavy modifiers. And, on the contrary, the preservation of the degree of attenuation of X-ray and gamma radiation with a decrease in the density of the material causes the need to increase the thickness of the protection. This is the main contradiction in the creation of radiation-protective materials that provide effective compact protection against X-ray and gamma radiation, since the simultaneous reduction of the thickness and mass of the X-ray-absorbing material is practically impossible to achieve when using known modifiers. p. 25 This contradiction requires a compromise approach to choosing the thickness and mass of the protective material, taking into account (39) its cost.
Відомі радіаційно-захисні матеріали нового класу засновані на ультрадисперсних системах, що дозволяють зменшити товщину і вагу матеріалу і одночасно підвищити їхні захисні властивості в 2-3 рази за рахунок зниження вагової частки модифікатора. о 30 Відома робота, у якій приведені експериментальні результати, що показують аномальну взаємодію Ге»! рентгенівського випромінювання з ультрадисперсними системами. (Ткаченко В. І. та ін. "Теоретично й експериментальне обгрунтовано те, що поширення рентгенівського випромінювання в ультрадисперсних М середовищах визначається геометрією і складом цих середовищ". Наукові відкриття, М, С-Петербург, 2000 р.) Ге»)Known radiation-protective materials of a new class are based on ultra-dispersed systems, which allow to reduce the thickness and weight of the material and at the same time increase their protective properties by 2-3 times due to the reduction of the weight fraction of the modifier. o 30 A well-known work in which experimental results are given showing anomalous interaction of Ge"! of X-ray radiation with ultradisperse systems. (V. I. Tkachenko et al. "It is theoretically and experimentally substantiated that the propagation of X-ray radiation in ultradisperse M media is determined by the geometry and composition of these media." Scientific discoveries, M, St. Petersburg, 2000) Ge»)
Установлено, що полідисперсні середовища при забезпеченні визначеної дисперсності долей і їхньоїIt has been established that polydisperse media with the provision of a certain dispersion of fates and their
Зо сегрегації шляхом перемішування виявляють здатність аномально сильно послабляти рентгенівське о випромінювання, що обумовлено самоорганізацією полідисперсних часток розміром від тисячних часток до сотень мікрометрів в енергетичне взаємозалежні рентгенпоглинаючі ансамблі.From segregation by mixing, the ability to anomalously strongly weaken X-ray radiation is revealed, which is due to the self-organization of polydisperse particles with a size from thousands of particles to hundreds of micrometers into energetically interdependent X-ray absorbing ensembles.
Взаємодія квантів радіаційного випромінювання з мікронеоднорідностями поверхневої і внутрішньої « структури часток, що утворюють квазідисперсну систему, приводить до виникнення дифракційних максимумів і З 50 мінімумів. с Однак підбір дисперсності порошків має свої специфічні особливості, властиві технології роботи з з» порошками, і є енерго- і трудомістким процесом, що вимагає значних матеріальних витрат.The interaction of radiation quanta with micro-inhomogeneities of the surface and internal structure of particles forming a quasi-disperse system leads to the emergence of diffraction maxima and 50 minima. c However, the selection of powder dispersion has its own specific features, inherent in the technology of working with powders, and is an energy- and labor-intensive process that requires significant material costs.
На підставі цих робіт розроблені нові рентгенпоглинаючі матеріали.Based on these works, new X-ray absorbing materials were developed.
Відомий рентгенпоглинаючий матеріал (див. патент РФ Мо2121177, МПК? С21Е 1/10, опубл. 27.10.98), що с 75 включає матрицю з зафіксованим рентгенпоглинаючим модифікатором у вигляді дисперсних часток. Як модифікатор використовують сегрегіровану шляхом перемішування полідисперсну суміш, що включає частки се) металу розміром 1029-10м, охоплені об'ємом матриці, виконаної з затвердіваючого при атмосферному тиску їз щонайменше одного компонента чи композиції на його основі. Загальна маса сегрегірованої полідисперсної 50 суміші з часток ренттгенпоглинаючого модифікатора регламентована співвідношенням: М-(0,05-0,5)т, де: т - се) еквівалентна маса матеріалу рентгенпоглинаючого модифікатора, рівна по захисних властивостях масі (М). «сю Однак, основним недоліком є прив'язка ренттгенпоглинаючого модифікатора до загальної маси (М), що зводить нанівець використання проявів аномальних явищ і дію класичних ефектів поглинання за рахунок змушеного збільшення в матеріалі об'єму металевих елементів.The known X-ray absorbing material (see RF patent Mo2121177, IPC? C21E 1/10, publ. 27.10.98), which with 75 includes a matrix with a fixed X-ray absorbing modifier in the form of dispersed particles. As a modifier, a polydisperse mixture segregated by mixing is used, which includes particles of se) metal with a size of 1029-10m, covered by the volume of a matrix made of solidifying at atmospheric pressure with at least one component or composition based on it. The total mass of the segregated polydisperse 50 mixture of X-ray-absorbing modifier particles is regulated by the ratio: M-(0.05-0.5)t, where: t - se) is the equivalent mass of the material of the X-ray-absorbing modifier, equal to the protective properties of the mass (M). However, the main drawback is the binding of the X-ray absorbing modifier to the total mass (M), which nullifies the use of manifestations of anomalous phenomena and the effect of classical absorption effects due to the forced increase in the volume of metal elements in the material.
Тому матеріал, одержаний таким шляхом, буде мати велику товщину і, відповідно, вагу, що обмежує його застосування, особливо для виробів з невеликою товщиною, тому що, чим тонше матеріал, тим складніше (Ф) підібрати необхідну частку модифікатора в матриці для матеріалу, що забезпечує максимальний радіаційнийTherefore, the material obtained in this way will have a large thickness and, accordingly, weight, which limits its use, especially for products with a small thickness, because the thinner the material, the more difficult (Ф) to choose the necessary proportion of the modifier in the matrix for the material, which provides maximum radiation
Ге захист.Ge protection.
Крім того, до недоліків такого матеріалу відноситься і те, що матриця виконана з компонентів, які во формуються при атмосферному тиску, що зменшує діапазон застосування.In addition, the disadvantages of this material include the fact that the matrix is made of components that are formed at atmospheric pressure, which reduces the range of application.
Найбільш близьким по технічній суті й ефекту, що досягається, є радіаційно-захисний матеріал (див. патентThe closest in terms of technical essence and the achieved effect is the radiation protective material (see patent
РФ Мо2172990, МПК" С21Е 1/10, опубл. 17.08.01), що містить матрицю, виконану щонайменше з одного компонента чи композиції на його основі, що здобувають робочий стан при умовах, які відрізняються від нормальних і, що охоплює рентгенпоглинаючий модифікатор у вигляді сегрегірованої полідисперсної суміші, що б5 Включає частки щонайменше одного металу чи його хімічної сполуки. Загальна маса суміші з часток модифікатора регламентована співвідношенням: М-(0,5010,99)т, де т - маса рентгенпоглинаючого модифікатора, обрана з відомих умов, що забезпечують необхідні захисні властивості для чистого модифікатора.RF Mo2172990, IPC" C21E 1/10, publ. 17.08.01), containing a matrix made of at least one component or a composition based on it, which acquires a working condition under conditions that differ from normal and which includes an X-ray absorbing modifier in in the form of a segregated polydisperse mixture, which b5 includes particles of at least one metal or its chemical compound. The total mass of the mixture of modifier particles is regulated by the ratio: M-(0.5010.99)t, where t is the mass of the X-ray absorbing modifier, selected from known conditions that provide the necessary protective properties for a pure modifier.
Авторами відомого винаходу експериментальне і розрахунковим шляхом доведено, що можливо підвищити точність визначення модифікованої добавки металевих елементів і розширити діапазон їхнього внесення.The authors of the known invention experimentally and computationally proved that it is possible to increase the accuracy of determining the modified addition of metal elements and expand the range of their application.
Загальна маса полідисперсної суміші (М) регламентована масою (т) рентгенпоглинаючого модифікатора, обраної з умови необхідних радіаційно-захисних властивостей для чистого рентгенпоглинаючого модифікатора, що також зводить нанівець дію аномальних явищ і дії класичних ефектів поглинання за рахунок необхідності збільшення в об'ємі металевих елементів. 70 Загальна маса полідисперсної суміші регламентована співвідношенням, яке одержують шляхом експериментів, що й у першому аналогу, але у відмінності від нього масу порівнюють з обраною з умов необхідних радіаційно-захисних властивостей для такої ж маси чистого рентгенпоглинаючого модифікатора і перевіряють по відношенню, що не гарантує точність одержання значення, відповідного величині максимального поглинання випромінювання.The total mass of the polydisperse mixture (M) is regulated by the mass (t) of the X-ray-absorbing modifier, chosen from the condition of the necessary radiation-protective properties for the pure X-ray-absorbing modifier, which also negates the effects of anomalous phenomena and the effects of classical absorption effects due to the need to increase the volume of metal elements . 70 The total mass of the polydisperse mixture is regulated by the ratio obtained through experiments, as in the first analogue, but in contrast to it, the mass is compared with the one selected from the conditions of the necessary radiation-protective properties for the same mass of pure X-ray absorbing modifier and checked against the ratio, which does not guarantee the accuracy of obtaining the value corresponding to the value of the maximum absorption of radiation.
Точність одержання результатів забезпечується великим обсягом вимірів. Для того, щоб підібрати необхідний захисний матеріал, необхідно виготовити кілька десятків зразків із заданою товщиною і вагою, отриманих з поступовим збільшенням процентного змісту модифікатора. Кожен зразок просвічують за відомою методикою і послідовно виявляють близький до заданих параметрів результат. Результат, отриманий таким способом, не дає надійної гарантії влучення в значення, що відповідає максимальному поглинанню 2о Випромінювання. Для кожної концентрації дрібнодисперсного порошку чи модифікатора кожної матриці необхідно провести ідентичні виміри не менш, ніж на 50 зразках.The accuracy of the results is ensured by a large volume of measurements. In order to choose the necessary protective material, it is necessary to produce several dozen samples with a given thickness and weight, obtained with a gradual increase in the percentage content of the modifier. Each sample is irradiated according to a well-known method and consistently reveals a result close to the specified parameters. The result obtained in this way does not give a reliable guarantee of hitting the value corresponding to the maximum absorption of 2o Radiation. For each concentration of fine powder or modifier of each matrix, it is necessary to carry out identical measurements on at least 50 samples.
На підставі згаданого вище, одержання рентгенпоглинаючого матеріалу, склад компонентів якого регламентований співвідношенням відповідно до відомого винаходу, має наступні недоліки: - добавка модифікатора в кожен зразок з поступовим збільшенням його кількості впливає на хіміко-механічні сч ов Характеристики матеріалу і не гарантує виключення технологічної помилки, обумовленої експериментами; - виготовлення декількох десятків зразків робить новий матеріал дорогим. Підбір зразків для виявлення і) аномальних явищ не забезпечує гарантійного їхнього виявлення, тому що не виключається можливість пропустити значення максимального поглинання випромінювання. Для того, щоб визначити це значення, необхідно виявити поглинання випромінювання для кожного зразка, тому для цього спочатку необхідно провести со зо випробування зразка, а потім отриманий результат перерахувати і порівняти з відомим. - підбір полідисперсності в суміші ускладнює і робить трудомістким технологічний процес виготовлення Ме нового матеріалу, особливо для одержання матеріалів з невеликою товщиною, що має особливо низький «Е відсоток дисперсності; - необхідність довільно збільшувати товщину кожного наступного зразка заданого матеріалу, тому що Ме з5 нефіксована частина викиду може знаходитися в попередніх зразках; ю - неможливість визначення оптимальної кількості модифікатора, необхідної для внесення в кожен досліджуваний зразок.On the basis of the above, obtaining an X-ray absorbing material, the composition of which components are regulated by the ratio according to the known invention, has the following disadvantages: - the addition of a modifier to each sample with a gradual increase in its amount affects the chemical and mechanical characteristics of the material and does not guarantee the exclusion of technological errors, determined by experiments; - the production of several dozen samples makes the new material expensive. The selection of samples for the detection of i) abnormal phenomena does not guarantee their detection, because the possibility of missing the value of the maximum absorption of radiation is not excluded. In order to determine this value, it is necessary to detect the absorption of radiation for each sample, therefore, for this, it is necessary to first conduct a test of the sample, and then calculate the obtained result and compare it with the known one. - the selection of polydispersity in the mixture complicates and makes the technological process of manufacturing a new material difficult and time-consuming, especially for obtaining materials with a small thickness, which has a particularly low percentage of dispersion; - the need to arbitrarily increase the thickness of each subsequent sample of the given material, because Mez5 unfixed part of the emission may be in previous samples; ю - the impossibility of determining the optimal amount of the modifier required for introduction into each sample under study.
Таким чином, виконання всіх цих операцій ускладнює, а в деяких випадках робить неможливим створення матеріалу по заданих параметрах, наприклад, товщини і маси. Відомий винахід не дозволяє полегшити процес « підбору співвідношень компонентів, що відповідають значенню дифракційного максимуму проходження з с випромінювання для одержання радіаційнозахисного матеріалу по жодному з відомих параметрів.Thus, the performance of all these operations complicates, and in some cases makes it impossible to create a material according to the given parameters, for example, thickness and mass. The known invention does not allow to facilitate the process of "selection of ratios of components that correspond to the value of the diffraction maximum of the passage of radiation from c for the production of radiation protection material according to any of the known parameters.
В основу винаходу поставлено задачу створення нових радіаційнозахисних матеріалів шляхом визначення ;» значення дифракційного максимуму проходження випромінювання, по заданих технологічних параметрах матеріалу, за рахунок зниження вагової частки модифікатора з забезпеченням захисних властивостей матеріалу. с Поставлена задача вирішується таким чином, що радіаційно-захисний матеріал, що містить матрицю, виконану щонайменше з одного компонента чи композиції на його основі, яка охоплює рентгенпоглинаючий ік модифікатор у вигляді сегрегірованої полідисперсної суміші, що включає частки щонайменше одного металу чи їх його хімічної сполуки, відповідно до винаходу загальна маса модифікатора в матеріалі з заданими параметрами, наприклад, товщини і маси, відповідає значенню дифракційного максимуму пропущентм випромінювання в о еталонному матеріалі і регламентована співвідношеннями: се» М:К т,The invention is based on the task of creating new radiation protection materials by determining;" the value of the diffraction maximum of radiation transmission, according to the given technological parameters of the material, due to the reduction of the weight fraction of the modifier to ensure the protective properties of the material. c The problem is solved in such a way that a radiation-protective material containing a matrix made of at least one component or a composition based on it, which includes an X-ray absorbing and modifier in the form of a segregated polydisperse mixture, which includes particles of at least one metal or its chemical compound , according to the invention, the total mass of the modifier in the material with given parameters, for example, thickness and mass, corresponds to the value of the diffraction maximum of transmitted radiation in the reference material and is regulated by the ratios: se» M:K t,
Нпоогл УК Нарохо де К - Іп(Гпрох. / Їпогл.)- 1:Npoogl UC Naroho de K - Ip(Hproch. / Ypogl.)- 1:
М - маса модифікатора в матеріалі з заданими параметрами (г);M is the mass of the modifier in the material with the given parameters (g);
К - коефіцієнт співвідношення маси модифікатора до маси модифікатора в еталонному матеріалі; іФ) т - маса модифікатора в еталонному матеріалі (г); ко Тпрох - коефіцієнт значення дифракційного максимуму проходження випромінювання в еталонному матеріалі (відносні одиниці); во Тпогл. - КОефіцієнт максимального поглинання (відносні одиниці);K is the ratio of the mass of the modifier to the mass of the modifier in the reference material; iF) t - mass of the modifier in the reference material (g); ko Tproh - coefficient of the value of the diffraction maximum of the passage of radiation in the reference material (relative units); in Tpogl. - Coefficient of maximum absorption (relative units);
Нпогл. - оптимальна висота шару суміші модифікатора при заданому Ірогл (СМ).Chapter - the optimal height of the modifier mixture layer at a given Irogl (CM).
Нопрох - висота шару суміші еталонного матеріалу при значенні дифракційного максимуму проходження випромінювання (см).Noprokh - the height of the layer of the mixture of the reference material at the value of the diffraction maximum of the radiation passage (cm).
Те, що маса модифікатора в матеріалі з заданими параметрами, наприклад, товщини і маси, відповідає 65 значенню максимального проходження випромінювання еталонним матеріалом і регламентована приведеними вище співвідношеннями, дозволяє використовувати відому методику і пристрій для визначення спектру аномальних відхилень і виявити максимальне його значення і, підставивши знайдені значення у формулу, одержати масу модифікатора, що відповідає заданій, тобто необхідній, товщині і маси матеріалу для виготовлення визначеного виробу, що забезпечує радіаційний захист. Одержання радіаційно-захисного матеріалу, відповідно до винаходу, відрізняється простотою, не вимагає значних матеріальних витрат. Крім цього, представляється можливість для розробки нових матеріалів стосовно до конкретних умов і властивостей їхнього використання.The fact that the mass of the modifier in the material with the specified parameters, for example, thickness and mass, corresponds to the value of the maximum radiation passage of the reference material and is regulated by the above ratios, allows you to use a known technique and device for determining the spectrum of abnormal deviations and to detect its maximum value and, by substituting the found values into the formula, to obtain the mass of the modifier that corresponds to the specified, i.e. necessary, thickness and mass of the material for the manufacture of the specified product that provides radiation protection. According to the invention, the production of radiation protection material is simple and does not require significant material costs. In addition, there is an opportunity to develop new materials in relation to the specific conditions and properties of their use.
Для одержання нового радіаційно-захисного матеріалу відповідно до винаходу, що заявляється, виключається необхідність виготовлення великої кількості окремих зразків. 70 Виключаються необхідність підбора полідисперсності модифікатора для кожного зразка, особливо це стосується матеріалів з невеликим об'ємом модифікатора.In order to obtain a new radiation-shielding material according to the claimed invention, the need to manufacture a large number of separate samples is eliminated. 70 There is no need to select the polydispersity of the modifier for each sample, especially for materials with a small volume of the modifier.
Забезпечується зменшення ваги виробу за рахунок можливості визначення оптимального значення маси модифікатора в заданому матеріалі і, відповідно, знижується витрата металу.The weight of the product is reduced due to the possibility of determining the optimal value of the modifier mass in the given material and, accordingly, the consumption of metal is reduced.
В основу експериментів покладені апробована методика і відома установка, (див. статтю "Проходження 7/5 рентгенівського випромінювання крізь ультрадисперсні системи", Ткаченко В.І., Крикун Ю.О. Атомна енергія - т. 78, вип. 3, березень 1995р., С.186-194). Установка для визначення кількості модифікатора складається з джерела багатоенергетичного випромінювання гамма-квантів, розміщеного в захисному контейнері з коліматором, вісь якого спрямована по вертикалі і збігається з віссю отвору в металевій підставці, і сцинтиляційного детектора з кристалом Ма/), установленого напроти отвору з протилежної сторони підставки. По 2о Відношенню потоків випромінювань, що випускаються джерелом і проходять через еталонний матеріал, визначали значення дифракційного максимуму. Погрішність вимірів даної установки не перевищує 1,595The experiments are based on a proven technique and a well-known installation (see the article "Passage of 7/5 X-rays through ultradisperse systems", V.I. Tkachenko, Yu.O. Krikun, Atomic Energy - vol. 78, issue 3, March 1995 ., P.186-194). The installation for determining the amount of the modifier consists of a source of multi-energy gamma quanta radiation, placed in a protective container with a collimator, the axis of which is directed vertically and coincides with the axis of the hole in the metal stand, and a scintillation detector with a Ma/) crystal installed opposite the hole on the opposite side stands The value of the diffraction maximum was determined according to the ratio of radiation fluxes emitted by the source and passing through the reference material. The measurement error of this installation does not exceed 1.595
Для визначення маси модифікатора в матриці по заздалегідь заданих значеннях товщини і ваги матеріалу у першу чергу підбирається матриця. Потім вноситься модифікатор по масі з приблизно заданим значенням поглинання. Після цього порціями додається матриця. Шляхом перемішування отримується суміш еталонного с ов матеріалу зі зростанням висоти шару суміші по мірі додавання матриці. Потім шляхом просвічування еталонного матеріалу визначається значення дифракційного максимуму проходження випромінювання. і)To determine the mass of the modifier in the matrix based on predetermined values of the thickness and weight of the material, the matrix is first selected. Then a mass modifier with an approximately specified absorption value is introduced. After that, the matrix is added in portions. By mixing, a mixture of the reference material is obtained with an increase in the height of the mixture layer as the matrix is added. Then, by illuminating the reference material, the value of the diffraction maximum of the radiation passage is determined. and)
Визначаємо коефіцієнт співвідношення маси модифікатора до маси модифікатора еталонного матеріалу по формулі:We determine the ratio of the mass of the modifier to the mass of the modifier of the reference material using the formula:
КУп(Рпрох 7 Тпогл.)-1. со зо За отриманим значенням (К) визначаємо дійсне значення маси (М) модифікатора при коефіцієнті максимального поглинання випромінювання (Тпогл)-МеК пт. МеKUp (Rprokh 7 Tchagl.)-1. со со Based on the obtained value (K), we determine the actual value of the mass (M) of the modifier at the coefficient of maximum absorption of radiation (Tpogl)-MeK pt. Me
Потім визначаємо висоту фантома (шару) суміші при максимальному поглинанні випромінювання «г (аномальному поглинанні). Нлогл-К Нарох.Then we determine the height of the phantom (layer) of the mixture at the maximum radiation absorption "g" (abnormal absorption). Nlogl-K Narokh.
Винахід ілюструють наступні приклади конкретного одержання матеріалу. ме)The invention is illustrated by the following examples of concrete preparation of the material. me)
Приведені приклади для одержання двох матеріалів заданої товщини і ваги підтверджують можливості ю визначення параметрів у широкому діапазоні товщин матеріалу.The given examples for obtaining two materials of a given thickness and weight confirm the possibility of determining parameters in a wide range of material thicknesses.
Приклад 1.Example 1.
Кювета, виготовлена у формі циліндра з алюмінієвого сплаву Д-16 (внутрішній діаметр 3,2см), встановлена у концентрованому пучку гамма-квантів. «The cuvette, made in the form of a cylinder from aluminum alloy D-16 (internal diameter 3.2 cm), is installed in a concentrated beam of gamma quanta. "
У циліндр вводять вольфрамовий порошок масою т-3,9г (модифікатор) і послідовно додають рідку з с полімерну масу УП-200 (матриця). Питома насипна вага вольфрамової маси - 5,4г/см", УП-200-1,1г/см?. а Еталонний матеріал (фантом) просвічують джерелом випромінювання Ат 277 з енергією бОКзаВ. Послідовно "» додається матриця і визначається ї прох. гама-випромінювання до досягнення висоти фантома (шару), при якій значення ї прох буде максимальним. Внесеній вольфрамовій масі 3,9г відповідає Трогл-2,46 (у відносних одиницях). Максимальне значення пропущення гамма-квантів було досягнуто при висоті фантома (шару) 1 1,875см. Відповідно до цього Тпроп гама-квантів складе 9,34 (у відносних одиницях). с К-Тп (9,34/2,46)-1-0,333Tungsten powder with a mass of t-3.9 g (modifier) is introduced into the cylinder and a liquid polymer mass of UP-200 (matrix) is successively added. The specific bulk weight of the tungsten mass is 5.4g/cm", UP-200-1.1g/cm?. and the reference material (phantom) is irradiated with a radiation source At 277 with the energy bOKzaV. The matrix is successively added and its distance is determined. gamma radiation until the height of the phantom (layer) is reached, at which the value of i proh will be maximum. The introduced tungsten mass of 3.9 g corresponds to Trogl-2.46 (in relative units). The maximum value of the transmission of gamma quanta was reached at the height of the phantom (layer) 1 1.875 cm. According to this, the Tprop of gamma quanta will be 9.34 (in relative units). with K-Tp (9.34/2.46)-1-0.333
МАК т-0,333 3,9-1,287г ї Тепер визначається величина Нурогл, зі співвідношення: со 20 КУН погл/НпрохMAK t-0.333 3.9-1.287g Now the value of Nurogl is determined, from the ratio: so 20 KUN pogl/Nproh
Нпогл-К Нарох 73,33 1,875-0,62см сю» По заданих параметрах розроблювального матеріалу можливо визначити вагові характеристики виробу.Npogl-K Narokh 73.33 1.875-0.62 cm syu" It is possible to determine the weight characteristics of the product based on the given parameters of the development material.
Значення дифракційного максимуму пропущення випромінювання через визначений матеріал відносно його вагових характеристик забезпечує максимальний захист, відповідно до фізичних закономірностей аномальної взаємодії полідисперсних систем для матеріалів з гамма-випромінюванням, що підтверджується вище приведеними розрахунками. Заявлене рішення дозволяє значно розширити діапазон можливостей визначення о значення товщини і ваги заданого виробу до товщини тонких плівок. іме) Приклад 2.The value of the diffraction maximum of radiation transmission through the specified material relative to its weight characteristics provides maximum protection, in accordance with the physical laws of anomalous interaction of polydisperse systems for materials with gamma radiation, which is confirmed by the above calculations. The proposed solution allows you to significantly expand the range of possibilities for determining the value of the thickness and weight of a given product up to the thickness of thin films. name) Example 2.
Визначення товщини і ваги для тонких плівок виконується відповідно до вище приведеного приклада 1. Для 60 т0,17г вольфрамової суміші маємо:Determination of thickness and weight for thin films is performed in accordance with the above example 1. For 60 tons of 0.17 g of tungsten mixture, we have:
Епогл.-:0,6 (у відносних одиницях);Epogl.-:0.6 (in relative units);
Тпрох--2,98 (у відносних одиницях);Tproh--2.98 (in relative units);
К-1п(2,38/0,6)-1-0,38K-1p(2.38/0.6)-1-0.38
Нарох.70,Зсм 65 Нпогл-К Нарох-:0,38-0,3-0,11смNaroh.70, Zcm 65 Npogl-K Naroh-:0.38-0.3-0.11cm
МАК т-0,38 0,17-0,6г.MAK t-0.38 0.17-0.6g.
Результати підтверджують можливість простими засобами створювати нові матеріали з захисними властивостями, що необхідні для визначених матеріалів з урахуванням конкретних умов їхнього використання.The results confirm the possibility of using simple means to create new materials with protective properties, which are necessary for the specified materials, taking into account the specific conditions of their use.
Отримані результати дозволили провести інженерно-технічну розробку нових радіаційно-захисних матеріалів для виготовлення контейнерів для транспортування і збереження радіоактивних відходів.The obtained results made it possible to carry out the engineering and technical development of new radiation-protective materials for the manufacture of containers for transporting and storing radioactive waste.
Використання цього способу дозволяє ефективно використовувати наукові й експериментальні досягнення наукових відкриттів. Нові фізичні властивості матеріалів досягаються при: - зменшенні ваги захисних модифікаторів у 2-3 рази; - застосуванні традиційних матеріалів-порошків, що випускаються металургійною і хімічною промисловістю; 70 - скороченні обсягу використання рідкоземельних, кольорових і важких металів; - забезпеченні екологічних вимог до технологій виготовлення матеріалів.Using this method allows you to effectively use scientific and experimental achievements of scientific discoveries. New physical properties of materials are achieved by: - reducing the weight of protective modifiers by 2-3 times; - application of traditional powder materials produced by the metallurgical and chemical industry; 70 - reductions in the use of rare earth, non-ferrous and heavy metals; - ensuring environmental requirements for material manufacturing technologies.
Claims (1)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001129068A UA59493C2 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Material for protection against radioactive radiation |
| RU2004117541/06A RU2004117541A (en) | 2001-12-26 | 2002-09-05 | RADIATION PROTECTIVE MATERIAL |
| PCT/UA2002/000039 WO2003056568A1 (en) | 2001-12-26 | 2002-09-05 | Radiation protection material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001129068A UA59493C2 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Material for protection against radioactive radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA59493C2 true UA59493C2 (en) | 2003-09-15 |
Family
ID=34391240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2001129068A UA59493C2 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Material for protection against radioactive radiation |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2004117541A (en) |
| UA (1) | UA59493C2 (en) |
| WO (1) | WO2003056568A1 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3536920A (en) * | 1966-08-09 | 1970-10-27 | Steve Sedlak | Flexible radiation shielding material |
| GB1260342A (en) * | 1966-08-10 | 1972-01-12 | Marxen Friedrich | Improvements relating to radiation shields |
| FR2597651B1 (en) * | 1986-04-16 | 1989-12-08 | Aerospatiale | X-RAY PROTECTION MATERIAL AND METHODS OF MANUFACTURE THEREOF |
| RU2066491C1 (en) * | 1994-02-25 | 1996-09-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт стали" | Material for protection against x-ray and gamma radiation |
| RU2121177C1 (en) * | 1997-09-30 | 1998-10-27 | Поттер Текнолэджис Корп. (Potter Technologies Corp.) | X-ray absorbing material (options) |
| RU2172990C2 (en) * | 1999-06-01 | 2001-08-27 | Валерий Иванович Печенкин | X-ray absorbing material |
-
2001
- 2001-12-26 UA UA2001129068A patent/UA59493C2/en unknown
-
2002
- 2002-09-05 WO PCT/UA2002/000039 patent/WO2003056568A1/en not_active Application Discontinuation
- 2002-09-05 RU RU2004117541/06A patent/RU2004117541A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004117541A (en) | 2005-05-27 |
| WO2003056568A1 (en) | 2003-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Eke et al. | Attenuation properties of radiation shielding materials such as granite and marble against γ-ray energies between 80 and 1350 keV | |
| Sirin | The effect of titanium (Ti) additive on radiation shielding efficiency of Al25Zn alloy | |
| US6603122B2 (en) | Probe for contamination detection in recyclable materials | |
| Wagh et al. | Durability and shielding performance of borated Ceramicrete coatings in beta and gamma radiation fields | |
| Singh et al. | Gamma radiation shielding properties of steel and iron slags | |
| Reda et al. | Effect of Fe2O3/Al addition on the neutron shielding, microstructure, thermal, and mechanical properties of HDPE composites | |
| El-Khatib et al. | Radiation attenuation properties of chemically prepared MgO nanoparticles/HDPE composites | |
| UA59493C2 (en) | Material for protection against radioactive radiation | |
| Wakabayashi et al. | Conceptual study of salt-meter with 252Cf neutron source for on-site inspection of bridge structure | |
| Naqvi et al. | Prompt gamma analysis of chlorine in concrete for corrosion study | |
| Alabsy et al. | Attenuation properties of poly methyl methacrylate reinforced with micro/nano ZrO2 as gamma-ray shields | |
| Zatloukal et al. | Analysis of Powder Samples Extracted from Concrete Structures of Nuclear Plant | |
| Almayahi | Backscattering factor measurements of gamma rays of the different thickness of pure concrete | |
| Shakir et al. | Correction factors required for quantitative large volume INAA | |
| Creagh | Use of Neutron Technology in Archaeological and Cultural Heritage Research | |
| Mohamed et al. | Radio-isotopic neutron sources for industrial applications and basic research | |
| Al-Jundi et al. | Elemental analysis of the marine sediment reference materials MESS-1 and PACS-1 by instrumental neutron activation analysis | |
| Kurtoǧlu et al. | Gold analysis by the gamma absorption technique | |
| Révay | Prompt gamma activation analysis of samples in thick containers | |
| Degueldre et al. | Characterization Using Passive or Interactive Techniques | |
| Sugita et al. | Gamma-induced positron spectroscopy for bulk materials using a MeV energy LCS gamma-ray beam | |
| Abdul-Majid et al. | Hydrocarbon scale deposits measurements by neutron moderation and capture gamma methods | |
| WO2024098106A1 (en) | Method and system for activation analysis | |
| Bishnoi | Fast Neutron Imaging Techniques | |
| Musa | Evaluation of the efficiency of PVA/metal composite to be used in Radiation Shielding Applications |