屏蔽中子輻射的材料主要有哪些
隨著中子核技術的迅速發展，輻射屏蔽材料在越來越多的領域得到了廣泛的應用，對輻射屏蔽材料的性能要求也越來越高，傳統的輻射屏蔽材料很難滿足應用要求。根據中子屏蔽原理，針對現有的輻射屏蔽材料的不足，對其存在的主要問題進行了探討，并提出了新型輻射屏蔽材料防護層設計。
近年來，原子能工業、放射醫學和國防科研有了迅速的發展，在中子領域的研究(包括實驗研究和應用研究)也同樣得到了極大的開展，同時，有關的技術和研究成果在許多產業已經投入使用并且取得不錯成績。 中子本身呈電中性，與物質原子核直接發生作用，不與物質核外電子發生作用。中子穿透能力很強，和質量和能量相同的帶電粒子相比，中子強得多，因此，和同樣劑量的γ射線，x射線相比，中子對人體產生的危害嚴重得多。為了讓中子技術更好地服務人類，對中子進行有效的屏蔽的必不可少的。所以，研究并開發新型的、綜合性能更好的中子屏蔽材料是非常必要的;研究實用、高效、安全的中子屏蔽材料方案也是必需的。選擇合適的屏蔽材料，制定合理的方案可以減小屏蔽的經濟成本和屏蔽體的體積和重量。因此，對各種新型輻射屏蔽材料的研究便成為一項十分重要和迫切的課題。鑒于此，筆者提出了新型輻射屏蔽材料防護層設計。
1、中子輻射屏蔽原理
2、中子輻射屏蔽材料
重元素保護層的作用是屏蔽入射的γ射線，減速快中子，從而達到屏蔽因吸收、減速中子時產生的:二次y射線;輕元素吸收層的作用是吸收慢.中子。吸收、減速中子時會產生二次γ射線，而y射線又能輻射、損傷高分子材料，所以，為了能夠對中子和γ射線同時屏蔽、吸收，材料結構成分設計就應該包括重元素保護層和輕元素吸收層。通常來說，對快中子屏蔽的方法是開頭用鐵、鉛等重核素進行非彈性.散射，把中子能量慢化到1MeV 以下，然后用氫等輕核素進行彈性散射使其進一步慢化，接下來用吸收截面大的核素吸收其剩余能量。
3、中子散射截面隨元素種類和中子能量的變化不簡單，其中原子序數小.的元素經彈性散射以達到中子能量大幅度減小的效果，因為原子序數小的元素很容易進行類似輻射俘獲反應的吸收反應，特別是那些含有大量氫的物質，如聚丙烯、硼、石蠟和聚乙烯，中子屏蔽效果更好，成為了優秀的中子屏蔽材料。它們反應截面較大，能夠使中子的能量迅速降至1MeV以下。
4、鐵之所以能普遍作為屏蔽材料，是因為鐵具有密度大，力學強度高等優良性能，但其俘獲熱中子后將放出大量10MeV以下的二次γ射線，從嚴格意義上來說，不能作為優良的中子屏蔽材料;和鐵相比，不銹鋼屏蔽中子和γ射線的性能要更好，同時，由于不銹鋼的非彈性散射截面大，其屏蔽快中子比鐵更明顯，不可避免的是，受中子輻照后，錳、鎳、鉻等元素在不銹鋼中要活化，限制使用人員必須遠離停堆后的反應堆。硼鋼是中子吸收材料，是在鐵中加入了硼，這樣能增強對熱中子的屏蔽效果，但往往因為硼含量的不足，未能達到理想的中子吸收效果，以至于不得不增加硼鋼的厚度，但這樣做會導致屏蔽系統的體積和質量的增加，與此同時，硼含量的增加還會導致硼鋼力學性能的下降，如沖擊抗力和延展性，是其成為優秀的結構材料的短板，大大削弱其在設備運輸以及儲存燃料方面的應用。
5、現有輻射屏蔽材料存在的問題
現有輻射屏蔽材料存在以下問題:難以選擇在空間環境應用的基質材料;制備工藝和方法存在問題，多存在結構復雜、屏蔽體體積大、質量重等難以普及應用的問題，力學性能也有待提高，需要往可用作結構材料方向發展;吸收效果不高，使其綜合性能不高;同時，仍有其他性能與屏蔽性能難以共存的問題，對于實際應用存在很大挑戰。
6、屏蔽結構設計
由于在屏蔽吸收中子過程中會產生二次射線，所以非常有必要考慮γ射線的影響，基于此，筆者提出材料的第一層設為快中 子減速層，第二層設為屏蔽γ射線層,第三層設為熱中子吸收層,第四層設為屏蔽y射線層。
關鍵詞： 輻射屏蔽材料,屏蔽中子輻射的材料,含硼聚乙烯板
相關信息
2023-03-13
2023-03-13
2022-12-22
2022-12-10
2018-04-02
2018-04-02
留言咨詢
