专利名称:一种防护中子辐射的复合屏蔽材料及制备方法
技术领域:
本发明涉及核辐射屏蔽材料制备技术领域:
,具体是涉及到一种防护中子辐射的复 合屏蔽材料及制备方法。
技术背景
在核辐射防护技术领域:
中,由于放射性装置如核反应堆、放射性同位素以及加速 器等在运行过程中都会产生很强的中子辐射,针对中子高穿透性的特点,这就需要采用有 效的中子屏蔽防护措施,以确保环境场所人员的安全。中子防护的有效措施之一就是采用 合适的屏蔽材料构成防辐射屏蔽体。而防护中子辐射的屏蔽材料的防护性能是至关重要 的。传统的中子防护材料对中子辐射屏蔽时,会吸收大量的中子,而在吸收中子的同时,产 生俘获中子后会形成次级Y射线,是对人体产生危害的,比如中子防护材料中最常用的富 氢元素材料,氢元素对中子具有良好的慢化作用,但对慢化后形成的热中子,氢元素吸收性 能较差,热中子扩散相当距离后才被吸收,降低了屏蔽效果。而且当氢元素俘获热中子后, 会释放出2.2MeV的γ射线,对于利用中子治疗疾病的医疗设备是不利的,因此通常需要 在中子屏蔽材料内添加热中子吸收剂。中子吸收剂一般要求具有较高的中子俘获截面,如 10B (η, α),具有很大的慢中子吸收截面,但硼俘获反应使产物处于激发态,随后退激而释放 出0.48MeV的γ射线,对于某些热中子注量较高的场合,含硼化合物是不适应要求的。金 属镉也是一种广泛应用的热中子吸收剂,其对热中子的吸收截面极大,但镉中子俘获后产 生的Y辐射大大超过硼元素,其使用环境也收到限制。如何解决中子防护材料对中子辐射 屏蔽时产生的次级Y射线,而对人体产生危害,提高人体防护的安全性,是当前本技术领 域中急需解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种对于中子射线屏蔽性能优良、吸收中子后不产生俘获Y 辐射,有效降低中子辐射的危害,提高人体防护安全性的防护中子辐射的复合屏蔽材料,同 时也提供其制备方法。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案一种防护中子辐射的复合屏蔽材 料,其特点是由含锂化合物、富氢化合物和助剂组成混合物,经制备工艺处理后制成,其 中混合物中各组分含量为
含锂化合物70-90 %,
富氢化合物9-30%,
助剂
以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。
上述所述的含锂化合物包括碳酸锂、氟化锂、氯化锂、氢氧化锂、硫酸锂或磷酸 锂。
上述所述的富氢化合物包括聚乙烯、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)的共
3混物。
上述所述的助剂包括硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、抗氧剂1010、抗氧剂7910。
上述所述防护中子辐射的复合屏蔽材料的制备方法如下,其工艺步骤为按配比 将含锂化合物、富氢化合物、助剂进行混合,使物料混合均勻,然后在温度为120-150°C下塑 炼20 30min,然后放入到模具中,在150_190°C的温度条件下,保持模压20 25MPa,保压 1-5小时,自然冷却出模。
本发明针对中子辐射防护的需求,采用天然锂元素化合物,通过提高锂元素化合 物的含量来提高材料的屏蔽性能,采用含锂化合物和富氢化合物混合,制备出的中子防护 屏蔽材料,其原理在于,Li元素(锂元素)俘获热中子后,不发射任何Y射线,反应产物皆 处于基态,Li元素主要包含6Li元素和7Li元素两种同位素,其中6Li的中子吸收截面远远 大于7Li,在吸收热中子方面起主要作用,但天然锂中6Li的丰度为15%,对于某些热中子注 量很高的区域,要求屏蔽材料既要吸收大量热中子,又要防止产生次级放射,所以经制备工 艺提高了屏蔽材料中的6Li元素百分含量。高锂化合物含量的复合屏蔽材料对于热中子具 有优异的屏蔽性能,且吸收中子后不产生俘获Y辐射,广泛应用于核反应堆、核电站、同位 素辐射源、加速器等各种中子辐射源的防护,能有效降低中子辐射的危害,提高人体防护的 安全性,保护患者和操作人员的生理健康。适用于中子注量较高且对Y射线本底有严格要 求的应用场合,如医疗领域中放射医疗设备的中子防护,例如医院中子照射器(IHNI)及核 放射科研领域。
本发明对中子射线屏蔽性能优良、吸收中子后不产生俘获Y辐射,有效降低中子 辐射的危害,达到了本发明的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明
实施例1
一种防护中子辐射的复合屏蔽材料,由碳酸锂、聚乙烯、助剂组成混合物,经制备 工艺处理后制成,其中混合物中各组分含量为
碳酸锂90%,
聚乙烯9%,
硬脂酸钙0.5%;
抗氧剂7910:0. 5%
以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。
上述所述防护中子辐射的复合屏蔽材料的制备方法如下,其工艺步骤为按配 比将碳酸锂、聚乙烯、硬脂酸钙、抗氧剂7910进行混合,使物料混合均勻,然后在温度为 120-150°C下塑炼20 30min,然后放入到模具中,在160-190°C的温度条件下,保持模压 20 25MPa,保压4_5小时,自然冷却出模。
实施例2
一种防护中子辐射的复合屏蔽材料,由氟化锂、聚丙烯和助剂组成混合物,经制备 工艺处理后制成,其中混合物中各组分含量为
氟化锂70%,
4[0027]聚丙烯29%,
硬脂酸锌0.5%;
抗氧剂1010:0.5%
以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。
上述所述防护中子辐射的复合屏蔽材料的制备方法如下,其工艺步骤为按配 比将含氟化锂、聚丙烯、硬脂酸锌、抗氧剂1010进行混合,使物料混合均勻,然后在温度为 120-150°C下塑炼20 30min,然后放入到模具中,在150_180°C的温度条件下,保持模压 20 25MPa,保压1-2小时,自然冷却出模。
实施例3
一种防护中子辐射的复合屏蔽材料,由氯化锂、乙烯_乙酸乙烯共聚物共混物和 助剂组成混合物经制备工艺处理后制成,其中混合物中各组分含量为
氯化锂83%,
乙烯-乙酸乙烯共聚物共混物16 %,
硬脂酸0.5%
抗氧剂1010 :0· 5% ;
以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。
上述所述防护中子辐射的复合屏蔽材料的制备方法如下,其工艺步骤为按配比 将含氯化锂、乙烯-乙酸乙烯共聚物的共混物、硬脂酸、抗氧剂1010进行混合,使物料混合 均勻,然后在温度为120-150°c下塑炼20 30min,然后放入到模具中,在170°C的温度条件 下,保持模压20 25MPa,保压3小时,自然冷却出模。
5
权利要求
一种防护中子辐射的复合屏蔽材料,其特征在于由含锂化合物、富氢化合物和助剂组成混合物,经制备工艺处理后制成,其中混合物中各组分的含量为含锂化合物70 90%,富氢化合物9 30%,助剂1%;以上混合物中各组分用量单位以重量百分比计。
2.根据权利要求
1所述的防护中子辐射的复合屏蔽材料,其特征在于所述的含锂化 合物为碳酸锂、氟化锂、氯化锂、氢氧化锂、硫酸锂或磷酸锂。
3.根据权利要求
1所述的防护中子辐射的复合屏蔽材料,其特征在于的富氢化合物 为聚乙烯、聚丙烯或乙烯-乙酸乙烯共聚物的共混物。
4.根据权利要求
1所述的防护中子辐射的复合屏蔽材料,其特征在于所述助剂为硬 脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、抗氧剂1010或抗氧剂7910。
5.如权利要求
1所述防护中子辐射的复合屏蔽材料,其制备工艺步骤为按配比将含 锂化合物、富氢化合物、助剂进行混合,使物料混合均勻,然后在温度为120-150°C下塑炼 20 30min,然后放入到模具中,在150_190°C的温度条件下,保持模压20 25MPa,保压 1-5小时,自然冷却出模。
专利摘要
本发明公开了一种防护中子辐射的复合屏蔽材料,由含锂化合物、富氢化合物和助剂组成混合物,经混合、塑炼、模压、保压及出模等制备工艺处理后制成。本发明对中子射线屏蔽性能优良、吸收中子后不产生俘获γ辐射,有效降低中子辐射的危害,提高人体防护的安全性;广泛应用于核反应堆、核电站、同位素辐射源、加速器等各种中子辐射源的防护。
文档编号G21F1/02GKCN101916604SQ201010243283
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月2日
发明者侯欣鹏, 康兴川, 张龙, 徐迪, 李淑凤, 李铁军, 石磊, 贺鹏, 郑金美, 郭振涛, 鲍矛 申请人:北京富迪创业科技有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan