中子屏蔽性能检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种中子屏蔽性能检测系统，包括有防辐射的贮源容器，贮源容器自内到外由防辐射的铅层、石蜡层、镉片层和碳钢外壳层组成，贮源容器内部垂直设有源导管，源导管内装有同位素中子源，同位素中子源在源导管内由带有中子屏蔽活塞的细钢丝绳垂直牵引运动，贮源容器一侧壁开有辐照窗口，辐照窗口内嵌入可活动的准直体及中子慢化块，准直体一端紧靠待测样品，待测样品通过升降平台固定于滑轨上，待测样品的另一侧安装有中子探测器，中子探测器采用支撑架固定于滑轨上。本实用新型能有效降低散射中子对于测试结果的干扰，检测样品厚度最大可达80cm。
【专利说明】中子屏蔽性能检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型主要涉及电离辐射屏蔽性能检测领域，尤其涉及一种中子屏蔽性能检测系统。
【背景技术】
[0002]电离辐射屏蔽防护装置的设计制造，除了采用蒙特卡罗方法模拟计算外，通常还需要利用实验测试系统来检测所选用的屏蔽材料以及小样品的屏蔽性能。由于中子具有很强的穿透能力，且常常伴随着Y辐射。对其屏蔽防护，需要采用多种屏蔽材料的优化组合来达到理想的防护效果。这些屏蔽材料本身以及组合体的中子屏蔽性能，最终必须通过准确的实验检测来获得。开展中子屏蔽性能测试实验，必须要用到足够活度的连续中子源。常见的这类源有加速器中子源、同位素中子源以及中子管。同位素中子源以其操作简便，制作与维护成本更低而被广泛应用于地质勘探与工业检测等领域。中子屏蔽性能检测系统设计采用252Cf或Am-Be同位素中子源，并利用外围整体浇注的铅、石蜡层来屏蔽中子源产生的射线，防止误照射，确保操作人员辐射剂量安全。
实用新型内容
[0003]本实用新型需要解决的技术问题是:提供一种用于中子屏蔽材料与防护装置样品的中子屏蔽性能检测系统，可分别开展快中子、中能中子及热中子的屏蔽测试，能有效降低散射中子对于测试结果的干扰，并适合多种厚度样品的检测。
[0004]为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案是:
[0005]一种中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:包括有防辐射的贮源容器，贮源容器自内到外由防辐射的铅层、石蜡层、镉片层和碳钢外壳层组成，贮源容器内部垂直设有源导管，源导管内装有同位素中子源，同位素中子源在源导管内由带有中子屏蔽活塞的细钢丝绳垂直牵引运动，贮源容器一侧壁开有辐照窗口，辐照窗口内嵌入可活动的准直体及中子慢化块，准直体一端紧靠待测样品，待测样品通过升降平台固定于滑轨上，待测样品的另一侧安装有中子探测器，中子探测器采用支撑架固定于滑轨上。贮源容器内的同位素中子源产生的中子通过准直体射出，穿透待测样品以后被安装于待测样品另一侧的中子探测器测得。
[0006]所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的石蜡层和铅层均采用整体热熔浇注法制作。
[0007]所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的中子屏蔽活塞采用掺硼聚乙烯制作，两端呈锥形的圆柱体，中心穿过细钢丝绳，并与细钢丝绳固定，中子屏蔽活塞随同位素中子源一同升降，可减少散射中子，降低贮存状态的辐射本底。
[0008]所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的嵌入辐照窗口内的准直体采用掺硼聚乙烯制作，为中间开有方孔的掺硼聚乙烯方块，可水平移动，紧靠待测样品。
[0009]所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的中子慢化块采用石蜡制成，置于准直体内的方孔中。可通过改变厚度来获得不同能量的中子。
[0010]所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的样品升降平台可进行高度调节并沿滑轨方向进行水平移动调节，中子探测器的支撑架可沿滑轨方向进行水平移动调节。
[0011]所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的源导管为中空的不锈钢管，顶部开口装入同位素中子源，中部开有侧向射线窗口与辐照窗口连通，下部与底部分隔钢板焊接密封。
[0012]所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的滑轨为两条平行钢轨，位于贮源容器辐照窗口一侧，上面固定升降平台与中子探测器的支撑架，升降平台与支撑架可沿滑轨水平移动。
[0013]所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的贮源容器的外侧设有定滑轮组，定滑轮组与细钢丝绳配合使用。
[0014]贮源容器采用石蜡层、镉层来慢化和吸收中子，采用铅层、碳钢层来屏蔽Y射线。
[0015]同位素中子源在源导管内上升至辐照窗口位置即为工作状态，下降至源导管底部为忙存状态。
[0016]本实用新型的原理是:
[0017]本实用新型利用同位素放射源产生中子，经贮源容器进行屏蔽与准直后形成定向中子束来照射中子屏蔽材料及屏蔽装置样品，通过对比有无样品时探测器在相同时间内测得的计数来确定样品的屏蔽衰减系数。可在中子束出射的辐照窗口添加厚度不同的石蜡慢化块，来获得检测所需的不同能量分布的中子束。为了降低检测期间散射中子的干扰以及停机辐射剂量，采用整体浇铸的石蜡来对辐照窗口以外的快中子进行慢化吸收，石蜡外侧包裹吸收热中子的镉片。同位素中子源产生的伴生Y射线通过贮源容器内部浇铸的铅层进行屏蔽，而热中子俘获时产生的次生Y射线则通过贮源容器厚的钢外壳来屏蔽。
[0018]中子屏蔽性能检测的可靠性受散射中子的影响最为严重，本实用新型采用了多项措施来减弱该影响。通过在源导管内增加随放射源一块运动的中子屏蔽活塞，可降低样品检测及本底测量时由源导管泄漏产生的散射中子。辐照窗口采用可水平移动的准直体，准直体紧靠待测样品表面，减少中子泄漏的通道。贮源容器采用石蜡和铅整体浇铸而成，可有效防止屏蔽材料由于拼接缝隙导致的中子泄漏。
[0019]本实用新型的有益效果是:
[0020]本实用新型利用同位素中子源(Am-Be、252Cf)产生的快中子，通过贮源容器屏蔽准直和慢化后，可提供能量为4.5MeV、2.5MeV、10?10keV及热中子束，用于屏蔽材料样品的性能检测。采用了整体浇注的防中子、Y射线泄漏的源屏蔽容器以及可活动准直体与屏蔽活塞，显著降低了周围环境的电离辐射场强和散射中子本底，可确保正确操作的检测人员个人受照剂量低于职业人员国家剂量限值标准(年平均20mSv)，待检测中子屏蔽材料样品的最大厚度可达80cm。
[0021]【专利附图】
【附图说明】:
[0022]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0023]图1是本实用新型一个实施例的纵向主剖面示意图。
[0024]图2是图1中AA处横向剖面示意图。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，中子屏蔽性能检测系统，包括贮源容器1，贮源容器I的防辐射层由铅层2和石蜡层3整体浇铸而成，外围的镉片4、碳钢外壳5及内部的源导管6和分隔钢板7共同构成浇铸的模具。同位素中子源8通过细钢丝绳9和定滑轮组10进行升降操作，钢丝绳9上固定有中子屏蔽活塞11。可活动的准直体12及中子慢化快13内嵌入辐照窗口 14中，其右侧面紧靠待测样品15，待测样品通过升降平台16固定于滑轨17上。待测样品的另一侧装有中子探测器18，中子探测器18通过固定高度的支撑架19与滑轨17连接。
[0026]如图2所示，辐照窗口 14由薄钢片21与镉片4围成，其内端与源导管4及分隔钢板20相接并贯通，外端固定于贮源容器I的碳钢外壳5上。
【权利要求】
1.一种中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:包括有防辐射的贮源容器，贮源容器自内到外由防辐射的铅层、石蜡层、镉片层和碳钢外壳层组成，贮源容器内部垂直设有源导管，源导管内装有同位素中子源，同位素中子源在源导管内由带有中子屏蔽活塞的细钢丝绳垂直牵引运动，贮源容器一侧壁开有辐照窗口，辐照窗口内嵌入可活动的准直体及中子慢化块，准直体一端紧靠待测样品，待测样品通过升降平台固定于滑轨上，待测样品的另一侧安装有中子探测器，中子探测器采用支撑架固定于滑轨上。
2.根据权利要求1所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的石蜡层和铅层均采用整体热熔浇注法制作。
3.根据权利要求1所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的中子屏蔽活塞采用掺硼聚乙烯制作，两端呈锥形的圆柱体，中心穿过细钢丝绳，并与细钢丝绳固定，中子屏蔽活塞随同位素中子源一同升降。
4.根据权利要求1所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的嵌入辐照窗口内的准直体采用掺硼聚乙烯制作，为中间开有方孔的掺硼聚乙烯方块，可水平移动，紧靠待测样品。
5.根据权利要求1或4所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的中子慢化块采用石蜡制成，置于准直体内的方孔中；可通过改变厚度来获得不同能量的中子。
6.根据权利要求1所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的样品升降平台可进行高度调节并沿滑轨方向进行水平移动调节，中子探测器的支撑架可沿滑轨方向进行水平移动调节。
7.根据权利要求1所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的源导管为中空的不锈钢管，顶部开口装入同位素中子源，中部开有侧向射线窗口与辐照窗口连通，下部与底部分隔钢板焊接密封。
8.根据权利要求1所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的滑轨为两条平行钢轨，位于贮源容器辐照窗口一侧，上面固定升降平台与中子探测器的支撑架，升降平台与支撑架可沿滑轨水平移动。
9.根据权利要求1所述的中子屏蔽性能检测系统，其特征在于:所述的贮源容器的外侧设有定滑轮组，定滑轮组与细钢丝绳配合使用。
【文档编号】G01N23/02GK203965350SQ201420340490
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】钟国强, 胡立群, 普能, 林士耀 申请人:中国科学院等离子体物理研究所