中子和伽马射线综合屏蔽材料研究进展

核屏蔽设计的主要任务是屏蔽中子和γ射线,因此,兼具中子和γ射线综合屏蔽性能的屏蔽材料无疑是核屏蔽设计时的最佳选择。本文主要针对中子和γ射线综合屏蔽材料的种类、基质材料和性能进行了分析和综述,探讨了现有中子和γ射线综合屏蔽材料存在的主要问题,认为屏蔽材料的屏蔽性能与其他性能(如力学性能、耐热性等)之间的矛盾是屏蔽材料需要解决的关键问题。最后,展望了未来中子和γ射线综合屏蔽材料的研究方向,指出结构功能一体化屏蔽材料的研究应用是未来一大发展趋势。     

橄榄岩防辐射混凝土的试验研究

在辐射屏蔽混凝土中氢元素含量对于中子屏蔽具有重要作用,水中含有较大比例的氢元素,因此材料中的结晶水含量在辐射屏蔽混凝土制造中是一个关键因素。以富含结晶水(质量分数m6%)的橄榄岩为混凝土的粗、细集料,完成了混凝土配合比试验,配制了C30等级的防辐射混凝土。中子和γ射线屏蔽试验结果表明,同普通混凝土相比,橄榄岩混凝土中子辐射屏蔽性能明显增强,γ射线屏蔽性能也比较优异。     

中子屏蔽材料的研究进展

中子屏蔽材料是一种具有快中子慢化性能的基体材料和具有吸收中子性能的吸收材料混合而成的屏蔽中子材料,目前已经广泛应用于医疗、农业、航空、核反应堆等领域。简述了中子屏蔽材料的一般要求,主要论述了多种类型的中子屏蔽材料现状和性能。对新型中子屏蔽材料进行了展望,指出开发具有随意裁剪、任意粘贴与包装性能与良好的力学和屏蔽性能相结合的柔性中子屏蔽材料是未来发展的趋势。     

大气等离子喷涂制备Fe-Ni-B合金涂层-321不锈钢层状复合材料的射线屏蔽性能研究

为满足核辐射屏蔽材料对结构-功能一体化的需求,采用大气等离子喷涂工艺在321不锈钢基体上设计并制备了Fe-Ni-B合金涂层复合材料,用于防护从裂变反应堆释放的中子与γ射线。在介绍该层状复合材料设计与制备的关键参数与技术细节的基础上,主要研究了层状复合材料对中子及γ射线的屏蔽性能。研究结果表明,该层状复合材料具有结构-功能一体化特征,理论计算及测试结果对比分析表明该材料对中子及γ射线拥有良好的综合屏蔽能力,有望在各种核辐射反应堆屏蔽系统中使用。     

金属氢化物中子屏蔽应用研究现状

中子屏蔽应用中,屏蔽材料的氢密度水平是影响中子屏蔽性能的关键因素;一些含氢密度高的金属氢化物具有中子屏蔽能力强、耐高温的特点,与传统材料相比可以显著减少中子屏蔽体质量和体积,是小型模块化紧凑式核反应堆、空间核反应堆应用中的重要候选屏蔽材料。本文通过文献调研,对氢化锂、氢化锆、氢化钛材料的中子辐射屏蔽性能、辐照稳定性的研究现状进行了综述。指出辐照条件下金属氢化物的辐照肿胀现象是影响其用作中子屏蔽材料的关键,总结分析了导致氢化锂、氢化锆辐照肿胀的因素,为未来金属氢化物用于中子屏蔽的研究提供参考。     

B对Pb-Mg-Al-B屏蔽功能材料的显微组织与屏蔽性能的影响

利用立式高频感应炉制备出铸造Pb-Mg-Al-B屏蔽材料,并对其显微组织和屏蔽性能进行了研究。结果表明,随着B的添加,材料组织中AlB2颗粒增多;室温抗拉强度可达105MPa,布氏硬度为160;厚度为20mm、B含量为2.0%(质量分数)的Pb-Mg-Al-B屏蔽材料对能量为250、118和65keV的X射线屏蔽率分别为90.29%、99.22%和97.9%,对γ射线的屏蔽率达到49.75%(137Cs源)和34.21%(60Co源),对中子的屏蔽率高达92.7%,说明屏蔽材料具有强度高、X(γ)射线与中子屏蔽性能优异,具备结构-功能(屏蔽)一体化的特点。     

含硼铁精矿粉/环氧树脂复合材料射线屏蔽性能研究

以我国特有的含硼矿物经选矿后得到的含硼铁精矿粉作为中子吸收体与低粘度环氧树脂E51相复合,制备了一种低成本含硼铁精矿粉/环氧树脂复合屏蔽材料。测试了这种复合材料对慢中子和60Coγ射线的屏蔽性能,确定了满足射线屏蔽性能的含硼铁精矿粉与树脂的最佳配比范围。证明了以含硼铁精矿粉作为原料制备复合射线屏蔽材料是可行的。结果表明,3种配比的复合屏蔽材料其慢中子宏观截面均超过了宏观截面为Σ=0.158cm-1,以B4C为中子吸收体的铅硼聚乙烯屏蔽材料B201。此复合屏蔽材料的宏观截面最大值为Σ=0.1882cm-1,具备较好的慢中子屏蔽能力;对60Coγ射线的线性减弱系数最大值为μ=0.0772cm-1,屏蔽性能介于水和混凝土之间。     

中子及伽马射线复合屏蔽材料的研究进展

原子能工业的日益发展带来了核泄漏、核污染等安全隐患,人们必须采取严密的防护措施来保障涉核人员的身体健康和环境安全.众多核辐射类型中,中子和γ射线穿透性最强,屏蔽难度最大.然而,传统的中子屏蔽材料如硼、水、聚乙烯和伽马屏蔽材料如铅、铁、钨等屏蔽功能单一,屏蔽性能有限,有的热力学性能不佳,难以满足现代辐射防护的要求.在这方...     

乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料应用及研究现状

目的 了解国内外乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料的类型,整理分析现有中子屏蔽材料的性能和特点,为应用于乏燃料运输和储存容器的中子屏蔽材料的研发提供一定参考。方法 综述国内外应用于乏燃料运输和储存容器中子屏蔽材料的应用现状,对关键性能进行总结和比较,并提出其研究重点和发展趋势。结果 目前,硼化不锈钢、碳化硼/铝复合材料、硼铝合金、聚合物基复合材料和屏蔽混凝土等中子屏蔽材料已应用于乏燃料运输和储存容器。结论 随着核电厂高燃耗的发展趋势,未来乏燃料运输和储存容器对中子屏蔽材料的性能提出了更严格的要求,建议注重研发屏蔽性能优异、装配更换方便、耐辐照的中子屏蔽材料。     

柔性含铅γ辐射屏蔽材料的制备及性能

从γ射线防护材料的研究现状和需求入手,制备了含MWCNTs和铅的核辐射防护材料并测试其机械及辐射防护性能.使用高剂量率的γ辐射对碳纳米管进行剪切使其功能化,以机械共混法为主要加工方法制备含短切碳纳米管的含铅EVA高分子树脂辐射防护型片材,基于高分子化合物的辐照交联原理,利用高能电子束加速器对复合材料进行辐照交联改性,通过拉伸测试对成品的力学性能进行表征,通过辐射屏蔽实验测试成品的屏蔽性能,验证和探讨片材中加入短切后碳纳米管的改性原理、辐射屏蔽机理.所制备的γ射线辐射防护材料具有质轻、柔性、环境保护性及对伽马射线的较高质量衰减特性,能很好地满足防护效果与轻量便携的应用背景,对柔性辐射防护材料设计具有参考作用.     

新型柔性硼基苯基硅橡胶中子屏蔽材料的制备和性能研究

研制了一种新型柔性硼基苯基硅橡胶中子屏蔽材料,重点研究了不同B4C含量对复合材料的力学性能、热学性能及中子屏蔽性能的影响。结果表明:复合材料的断裂拉伸应变和拉伸强度随着B元素含量的增加有短暂的减小;复合材料的耐热性能随着B元素含量的增加而增强;复合材料的中子屏蔽性能随着B元素含量的增加而增加;纳米复合材料相比于微米复合材料在力学性能、热学性能和中子屏蔽性能方面都有一定的提高。该新型苯基硅橡胶柔性中子屏蔽材料具备应用到结构复杂、形状各异的核技术场地中的潜力,有很大的应用前景。     

窄X射线束屏蔽材料铅当量测量研究

辐射防护材料屏蔽性能常用铅当量表示,为了准确衡量不同防护材料的屏蔽能力,根据IEC 61331标准,研究建立了用于铅当量测量的X射线辐射质.利用EGSnrc软件对辐射质能谱进行了模拟,研究了不同厚度的铅对辐射质能谱的影响以及窄射线束X射线铅当量测量方法,并在窄射线束条件下对16种不同防护材料进行了铅当量测量.结果表明建...     

γ辐射试验装置的设计

介绍了一套为γ射线监测仪表检定及核动力装置辐射防护与监测设备研制，屏蔽材料性能试验服务的γ辐射试验装置，同时给出了该试验装置γ辐射场的测试结果。     

防中子辐射纤维的力学性能及屏蔽效果

分析了防中子辐射纤维的力学性能及屏蔽效果。结果表明，纤维的力学性能可满足纺织加工的要求，有较好的耐热性能，可用于制造无纺布、机织布加工成防护服。     

X射线铅当量测量辐射质的建立和能谱模拟

医用诊断X射线防护器具的防护性能通常用铅当量表示,根据IEC 61331-1,防护材料衰减性能的测定主要是在40～150kV X射线范围内,研究纯铅、含铅和无铅材料在窄束、宽束以及逆向宽束条件下铅当量的大小。为进一步研究不同测量方法下防护材料的屏蔽性能,需要建立符合标准要求的X射线参考辐射质,并对其能谱进行模拟或测量。依托工业X射线光机,通过添加铝附加过滤和不同厚度铝吸收片,建立了40～150kV范围内8个X射线参考辐射质,测量半值层最大相对偏差为2.8%。利用EGSnrc蒙卡模拟程序,模拟了不同辐射质的X射线能谱,其平均能量与IEC推荐值的最大相对偏差不超过0.4%,满足防护材料X射线铅当量辐射质的要求。     

NBR/PVC橡塑合金辐射防护材料的制备及性能研究

为了满足辐射防护的要求以及发展结构功能一体化柔性防护材料的需求,研制了一种新型的橡塑合金复合防护材料。通过力学性能和屏蔽性能测试发现,该复合材料具有较高的拉伸强度与断裂伸长率,且材料的中子与伽马屏蔽性能良好,随着功能填料含量的不断增加,中子和伽马屏蔽性能也不断提升,但材料的拉伸强度和断裂伸长率不断减小。辐照实验显示,电子束硫化后的样品比硫磺硫化后的样品拥有更出色的力学性能。综合考虑该材料良好的中子与伽马屏蔽性能、拉伸性能与柔韧性能等特性,其在形状较为复杂的核动力设施以及辐射防护服等领域具有较大的应用潜力。     

核防护用水泥基中子屏蔽材料的研究进展

不同能量的中子有不同的工程屏蔽方法,水泥基中子屏蔽材料具有重要应用价值.本文首先从中子防护的角度简要介绍了中子屏蔽原理,其次从快中子减速、慢中子吸收两个方面总结概括了水泥基中子屏蔽材料的研究现状,分析了水泥基中子屏蔽材料存在的不足:功能单一、耐久性、施工性及环境友好等问题,并指出了下一步研究方向:提高核防护水泥混凝土综...     

功能/结构一体化中子屏蔽材料的研究现状

随着反应堆设计技术的发展,功能/结构一体化屏蔽材料成为一种发展趋势,要求中子屏蔽材料不仅具备中子屏蔽功能,而且可以兼作结构材料。中子屏蔽材料采用一体化设计可大幅简化屏蔽结构,实现屏蔽结构的轻量化和小型化。简述了功能/结构一体化中子屏蔽材料的设计要求和常见的热中子吸收核素。重点阐述了硼钢和具备功能/结构一体化潜力的铝基碳化硼复合材料、含Gd不锈钢、B/Pb复合材料的研究现状及存在问题。最后指出了功能/结构一体化中子屏蔽材料的发展方向。     

重金属氧化物玻璃X/γ射线屏蔽性能评价方法探讨

在核能和核技术利用中,对辐射威胁进行屏蔽是控制场所剂量、保护人员健康的重要手段.目前主要屏蔽材料包括混凝土、铅以及其它各种合金、复合材料等;重金属氧化物玻璃可以兼具良好的屏蔽性能和透光性,因此在很多屏蔽应用场合受到青睐,而且由于玻璃成分类型的多样性,近年来开展了大量新型玻璃的开发和屏蔽性能研究工作,以进一步挖掘其应用价值.本文梳理了国内外各类重金属氧化物玻璃X/γ射线屏蔽性能的研究报道,重点围绕质量衰减系数参数的获取,总结有关学者在理论计算、蒙特卡洛模拟以及实验测量中的基本方法、主要结论、实验条件以及误差情况等,从机理和数据比对的角度概括了重金属氧化物类玻璃共性的屏蔽性能特征和规律,并比较了三种方法的优缺点和在玻璃实际设计开发中的应用价值.基于各类新型屏蔽玻璃研究文献,探讨和总结了现有研究工作中可参考的地方和存在的不足,给出了较为全面的重金属氧化物玻璃X/γ射线屏蔽性能研究思路,可为后续的研究提供有意义的参考.     

粘结碳化硼材料中子屏蔽性能及制备工艺研究

中子准直器在中国散裂中子源(CSNS)的谱仪上起着限制束流截面与发散度的作用,准直器的结构设计中通过在中子飞行管上间隔设置B4C阻挡块可以起到阻挡、吸收屏蔽杂散中子的作用,为此研制了粘结碳化硼中子阻挡块,并对其成型工艺进行了研究,确定了成型最佳粉体尺寸、粘结剂含量和固化温度.对该中子屏蔽材料的中子衰减系数计算结果表明,波长为0.1×10-10、1×10-10和15×10-10m中子通过该材料的线性衰减系数分别为3.42、30.4和449.9 cm-1.力学冲击和热重实验结果也表明该材料符合在CSNS谱仪中子束线屏蔽使用中的性能要求.