辐射加工标签剂量计的初步研究

为了有效监测⁶⁰Co γ射线及电子束参考辐射场中被照产品所受的吸收剂量,本工作研制了一种标签剂量计,用于辐射加工中吸收剂量的快速、简单测量。标签剂量计具有多层复合结构,核心部分是一层辐射变色薄膜,主要成分为聚乙烯醇、酸敏染料和卤素化合物。对该辐射变色薄膜剂量计的剂量学性能进行了分析研究,结果表明,该薄膜剂量计可以满足日常辐照监测的需要。     

高剂量水平吸收剂量测量用辐射变色薄膜剂量计研究

为建立制备高剂量水平吸收剂量测量的辐射变色薄膜剂量计的方法,对相应的配方及制备工艺进行研究,批量制备了以尼龙为基材,副品红氰化物为染料的辐射变色薄膜剂量计。在60 Coγ参考辐射场中对辐射变色薄膜的各剂量学响应性能进行了研究,结果表明,重复性好于1.0%,在5~210kGy剂量范围内具有较好的剂量响应线性,辐射变色薄膜剂量计辐照后置于低温条件下贮存2周内信号较稳定。此外,该辐射变色薄膜剂量计在本实验范围内未发现明显的剂量率依赖性。通过上述剂量学性能研究,在线性剂量范围内,测量吸收剂量的扩展不确定度为4.2%(k=2)。通过在加速器上进一步实验表明,该膜可用于电子束辐照参数测量。     

甲基丙烯酸缩水甘油酯改性氮化硼纳米片掺杂环氧树脂及其耐辐射性能

环氧树脂（EP）具有良好的机械和绝缘性能,被广泛地应用于航空航天和核工业领域,但其在高能辐射环境中容易降解失效。氮化硼（BN）具有优异的辐射稳定性,但其与高分子基体较差的相容性限制了性能发挥。本工作利用γ辐射对氮化硼纳米片（BNNSs）进行改性,制备出与EP具有良好相容性的甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）改性的氮化硼纳米片（BNNSs@PGMA）,并通过溶液共混,将其引入环氧树脂基体中,制备出EP、BNNSs/EP、BNNSs@PGMA/EP复合材料,同时研究了γ射线辐照前后复合材料性能的变化。结果表明：环氧树脂复合材料的拉伸强度随着吸收剂量的增大呈现先增大后减小的趋势;吸收剂量小于400 kGy时,辐射交联占据主导作用,400～1 000 kGy吸收剂量下主要是辐射降解占据主导作用;吸收剂量1 000 kGy时,EP的拉伸强度下降了42.9%,而BNNSs@PGMA/EP的拉伸强度仅下降了21.3%,表现出优异的耐辐射性能。提高BNNSs@PGMA的改性率可以增强复合材料的耐辐射性能。     

二醋酸纤维素薄膜剂量计的制备和性能研究

为了改善醋酸纤维素薄膜剂量计在γ辐射剂量测定中稳定性欠佳的问题,拓展其辐射测量应用范围,采用离子液体均相乙酰化纤维素方法制得的二醋酸纤维素（CDA）粉末为原料,优化CDA薄膜制备工艺,研究其γ辐射变色性能及稳定性,制备适用于γ辐射剂量测量且性能优良的CDA薄膜剂量计。基于CDA的辐射变色机理,该薄膜剂量计在270 nm的单位厚度吸光度与吸收剂量存在良好的线性关系,剂量率、CDA的取代度和辐照气氛对薄膜的工作曲线影响较小。CDA薄膜剂量计的剂量检测量程为50~400 kGy,扩展不确定度为8.8%（K=2）,辐照后24 h内吸光度测试稳定,具有良好的辐照稳定性,基本满足工业上对于辐射剂量计的使用要求,有望应用于γ辐射剂量的测量。     

聚乙烯线缆材料的辐射稳定性scr

将通过混炼、密炼等加工程序制备的聚乙烯线缆材料置于钴源辐照场中辐照,然后对辐照样品前后各项指标进行分析鉴定.通过气相色谱、断面扫描电镜、X射线粉末衍射分析以及拉伸性能等测试手段,探讨了聚乙烯材料的耐辐射性能.以辐解气体小分子CO2为研究对象,判断聚乙烯的断键程度随吸收剂量的变化曲线.通过拉伸性能分析,推算出聚乙烯材料的临界吸收剂量为0.28 MGy.结合扫描电镜和X射线粉末衍射分析,发现聚乙烯材料晶形具有一定的取向性,且辐照前后材料的晶相结构发生了显著变化.通过材料的宏观性能和微观结构变化之间的密切关联,确定了此种材料的耐辐射能力,为以后相应的研究工作奠定了基础.     

灵敏辐射变色薄膜γ射线辐照研究

研制一种在低剂量射线辐照下能产生明显颜色变化的灵敏辐射变色薄膜,经γ射线辐照后,由粉红色变为蓝色,在5-50 Gy辐照剂量内,其主吸收峰的吸光度与吸收剂量成良好线性关系.该薄膜体系中的协同剂有明显增敏效果,调整协同剂浓度来调节变色膜的响应区间及响应灵敏度.此辐射变色薄膜有良好的批内均匀性(与平均值偏差<3%)和较好的批间均匀性(与平均值偏差<5%),可作为辐射变色薄膜剂量计探测γ射线吸收剂量.     

灭菌剂量下γ射线辐照对环烯烃共聚物的影响及机理研究

由乙烯和降冰片烯共聚合成的环烯烃共聚物（Cyclic Olefin Copolymer,COC）具有良好的透光性、水蒸气阻隔性,以及生物相容性,适用于医疗器械和药物包装领域。这类COC医疗用品通常采用辐照灭菌来确保生物安全性,然而辐射过程会使分子链断裂产生自由基,不可避免地会发生辐射裂解、氧化、变色等现象。因此,探究电离辐射引发的自由基反应导致的COC性能变化对COC医疗用品的辐照灭菌应用具有重要意义。为了研究辐照灭菌剂量下COC的辐射效应,考察了剂量范围内γ射线对COC的化学结构、自由基信号、玻璃化转变温度、热稳定性、分子量分布、表面性质以及熔融指数的影响。结果显示：在空气中COC经辐照产生的自由基浓度随着吸收剂量增大线性增加;随着吸收剂量的增大,包括羰基、羟基类化合物等辐射氧化产物的平均分子量减小,辐射降解占优势;同时COC表面亲水性增强,熔融指数增加。辐射导致的分子链断裂以及自由基的氧化反应是COC降解的主要原因。     

批制辐射加工用辐射变色薄膜剂量性能研究

以尼龙为基材、副品红氰化物为染料制备了辐射变色薄膜剂量计,并在⁶⁰Co γ射线及10 MeV电子束参考辐射场中对辐射变色薄膜的各剂量学响应性能进行了研究。研究结果表明,在1~210 kGy剂量范围内,该辐射变色薄膜剂量计具有较好的剂量响应线性,且在本实验范围内未发现明显的能量和剂量率依赖性;该剂量计重复性好于1.0%,照射后置于低温条件下贮存2周内信号较稳定;在1~210 kGy剂量线性范围内得到的辐射变色薄膜剂量计测量吸收剂量的扩展不确定度对⁶⁰Co γ射线为4.4%（k=2）,对电子束为6.2%（k=2）。通过在加速器上进一步的实验表明,该辐射变色薄膜除可用于辐射加工中剂量监测外,还可用于电子束辐照参数的测量。     

水泥固化体累积吸收剂量的估算

介绍了水泥固化体累积吸收剂量的计算方法,并对《低、中水平放射性废物固化体性能要求水泥固化体》（GB14569．1—1993）中水泥固化体耐γ辐照性要求提出看法和建议。     

电子束辐照聚二甲基硅烷的结构分析

在室温、真空条件下,利用加速器产生的高能电子束辐照聚二甲基硅烷（PDMS）试样,研究吸收剂量对其结构的影响。通过气相色谱质谱联用分析可知,辐照过程中产生了少量H₂和CH₄,且H₂的产率高于CH₄。FT-IR、激光拉曼光谱以及XRD分析结果表明,经超高剂量（MGy级）辐照后,聚二甲基硅烷的化学结构未发生明显变化,其晶态结构也未遭破坏。这些结果说明,PDMS具有异乎寻常的耐辐射性能,这可能归因于其主链上规整Si—Si键的σ电子离域运动所形成的σ共轭体系的特殊结构。     

γ射线辐照对超高分子量聚乙烯片材机械性能和结晶度的影响

采用钴源以剂量率为2.5 k Gy·h~(-1)的γ射线对超高分子量聚乙烯(Ultra-high Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)片材在空气、水、甲醇和乙醇氛围中进行了辐照,吸收剂量范围为0 200 k Gy。通过机械性能、凝胶含量、差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer,FTIR)等对不同辐照氛围中辐照前后UHMWPE样品进行了测试和表征。机械性能测试结果表明,在空气中UHMWPE的断裂伸长率随吸收剂量呈幂指数下降,同时屈服强度略有下降,而在水、甲醇、乙醇为辐照体系中UHMWPE的断裂伸长率随吸收剂量也是呈下降趋势,但下降的程度依次减轻,同时屈服强度基本保持不变;DSC测试结果显示,在空气氛围中,随着吸收剂量的增加,UHMWPE样品的初始熔融温度、熔点、结晶温度和结晶度逐渐降低;而在空气、水、甲醇和乙醇氛围中,UHMWPE样品的初始熔融温度、熔点和结晶度依次上升;红外光谱测试结果显示在空气中辐照,UHMWPE样品表面随着吸收剂量的增加其氧化程度加重,而在水、甲醇和乙醇中辐照UHMWPE分子链生成了不饱和的分子双键。     

γ射线辐照改性聚碳硅烷提高热解陶瓷产率

在N2气中用γ射线对聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)进行辐照,利用傅里叶红外光谱分析、凝胶渗透色谱分析和热重分析等手段研究了不同吸收剂量下PCS的化学结构、分子量和热分解特性。结果显示,经γ射线辐照处理后的PCS轻微失重,分子量和软化点随着吸收剂量的增加而增加,说明PCS经辐照后发生了分子间的交联反应。红外分析表明,PCS的交联主要是通过Si-H键和C-H键的断裂产生新的Si-C-Si结构实现的。热重分析表明,PCS热解为碳化硅的陶瓷产率随吸收剂量的增加显著升高,剂量达到1.5 MGy后PCS样品的陶瓷产率基本提高到稳定值,此时,陶瓷产率从改性前的61.9%提高到80.0%。     

HALS对PE辐射致色的影响

研究了受阻胺类光稳定剂（HALS）对聚乙烯（PE）辐射致色的影响，发现各种HALS均能减少PE的辐射致色，在辐照剂量低于100kGy时，添加五甲基HALS的PE的黄度比添加相应的四甲基HALS的PE的黄度略高；而在辐照剂量高于100kGy时，结果相反。并且发现，在相同的辐照剂量下，添加聚合物型HALS的PE的黄度比添加相应的黄体型HALS的PE的黄度低一些。还测定了添加HALS的PE在辐照后烷基自由基，羰基的生成。发现，在辐照剂量较大时，添加TMPM的PE的烷基自由基相对浓度大于添加PMPM的烷基自由基相对浓度，在辐照剂量较低时，含五甲基基HALS的PE薄膜的羰基指数比含四甲基HALS的PE薄膜的小，而在辐照剂量较高时，结果相反，认为HALS通过清除自由基抑制PE的辐射致色。     

Reflooding Experiments on a Vertical Surface with Radiation-Induced Surface Activation

In this study, reflooding experiments were performed on a vertical rod surface before and after γ-ray irradiation to see the effect of Radiation-Induced Surface Activation (RISA) on the quenching speed. The test section was an annular channel with a concentric inner rod made of stainless steel SUS304 and an outer tube made of quartz glass. The inner rod was irradiated by ⁶⁰Co γ-rays with predetermined radiation intensity and period to improve the surface wettability based on the radiation-induced surface activation phenomenon. Prior to the reflooding experiments, the contact angle of a droplet on the inner rod surface was measured using a CCD camera. It was indicated that the irradiated surface wettability was clearly improved and the quenching speed was enhanced after γ-ray irradiation.     

高回弹氢化丁腈橡胶的γ辐射硫化与性能研究

为提高氢化丁腈橡胶(HNBR)在热环境中和高压条件下的使用稳定性和使用寿命,本文通过γ辐射工艺制备辐射硫化的HNBR,研究辐射硫化的吸收剂量对材料微观形态、力学性能、热稳定性、耐热油老化和耐热空气老化性能的影响。通过扫描电镜(SEM)观察HNBR断裂面,发现辐射硫化的HNBR样品断面更光滑,其硫化效果优于热硫化。随着吸收剂量增加,样品的力学性能和耐老化性能显著提高,在150℃的903#标准油中浸泡70 h,与热硫化HNBR相比,辐射硫化HNBR体积变化率更低。当吸收剂量为160 kGy时,辐射硫化HNBR的体积变化为18.3%。热空气老化后,样品随着吸收剂量增加,力学性能下降量减少。优异的耐热油老化和耐热空气老化性能使辐射硫化HNBR有更强的密封性能。     

γ辐照对枯草芽孢杆菌营养体的损伤

选用不同剂量γ射线辐照枯草芽孢杆菌营养体,分别用细胞计数、黄嘌呤氧化及脉冲场凝胶电泳法分析了辐照后的细胞存活率、胞内SOD活性及细胞DNA双链断裂水平。研究发现,随着γ辐照吸收剂量的增大,细胞存活率不断下降;SOD活性随剂量的变化无明显的规律;DNA双链断裂水平与细胞存活率密切相关,DNA的释放百分比和断裂水平值随辐照剂量增加而不断增大。结果表明：γ辐照对枯草芽孢杆菌营养体有较高的灭活能力,其损伤效果可能与SOD活性及双链断裂相关。     

γ-辐照对高密度聚乙烯-尼龙-6共混物结构和性能的影响

用熔融共混的方法制备出高密度聚乙烯(HDPE)和尼龙-6(PA-6)的共混物,研究了共混物经γ射线辐照后结构与性能的改变。扫描电镜(SEM)观察结果表明,γ射线辐照会影响共混物的相态结构;辐照4h后,共混物样品的吸收剂量为15.84kGy;PA-6和HDPE的界面粘结力增强,两相之间有明显的界面过渡层的存在,材料的相容性增加;随着辐照时间延长,材料结构破坏。经γ射线辐照后,共混材料的冲击强度下降,拉伸强度与断裂伸长率增加,其中断裂伸长率增加明显。共混材料经辐照后对二甲苯的吸收减小。     

γ射线对水溶液中赭曲霉毒素A降解效果的研究

为了探讨γ射线辐照对于水溶液中赭曲霉毒素A的降解效果,采用60Coγ射线辐照水溶液中的赭曲霉毒素A.用赭曲霉毒素A标准溶液确定高效液相色谱检测技术的线性关系和检出限,然后基于高效液相色谱检测技术研究辐照对水溶液中赭曲霉毒素A的降解效果.结果显示,水溶液中赭曲霉毒素A的降解率随着辐照剂量的增加而增加;在4kGy的辐照剂量...     

~(60)Co γ射线诱变分化态紫叶酢浆草再生体系的研究

为探索紫叶酢浆草的诱变方法,利用60Co γ射线诱变,研究处于分化态的紫叶酢浆草叶片诱导形成的再生体系。结果表明,处于分化态的紫叶酢浆草再生体系的愈伤组织不定芽、不定根的诱导数量随剂量的升高而降低。再生苗株高测量显示,10Gy的辐照剂量对再生苗株高的影响不显著,25Gy、50Gy的辐照剂量处理能显著抑制再生苗的株高,其中经50Gy辐照处理的再生苗株高仅为对照的36%。60Co γ射线照射对分化态的紫叶酢浆草再生体系诱发的变异类型主要有叶数、叶形、叶色等表型变异,其中以叶数变异为主(占变异总数的76%)。M2代表型变异频率为2.9%,表型变异仍以叶数变异为主。     

Application of InGaP space solar cells for a radiation dosimetry at high dose rates environment of Fukushima Daiichi nuclear power plant

ABSTRACT

Decommissioning the Fukushima Daiichi nuclear power plant (1F) after the accident caused by a tsunami in 2011 requires characterization of the fuel debris by dose distribution measurement. This paper describes the experimental and theoretical behavior of a radiation detector applied with InGaP solar cells is investigated and allow the localization and characterization of the fuel debris. In the irradiation test, it was observed that the radiation-induced current output of the InGaP solar cells increases linearly with increasing dose rates of ⁶⁰Co γ-rays. For measurements at low dose rates, it becomes clear that the minimum detectable dose rate and resolution can be determined by analyzing the noise characterization. The maximum detectable level of radiation dosimetry for the InGaP solar cell was found to be higher than the highest γ-ray dose rate observable at the reactor core for 1F plants. Additionally, as an analysis of the radiation-induced current, it is attempted to express a relational expression between the absorbed dose rate and the creation of radiation-induced current pairs in the solar cells. The experimental and simulation results suggest that solar cells can be powerful tools for radiation dosimetry in high dose rate environments near the debris of the 1F plant.