核辐射屏蔽材料的研究进展
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核辐射防护技术的前沿进展及未来发展方向核能作为一种清洁、高效的能源形式,对于解决能源需求和减少碳排放具有重要意义。
然而,核能的利用也伴随着核辐射的产生,这对人类的健康和环境造成潜在风险。
因此,核辐射防护技术的研究和发展至关重要。
本文将探讨核辐射防护技术的前沿进展,并展望其未来发展方向。
一、辐射防护材料的研究与应用辐射防护材料是核辐射防护技术的关键组成部分。
目前,研究人员正在努力开发新型的辐射防护材料,以提高辐射防护效果。
例如,一些研究团队正在探索利用纳米技术改善辐射防护材料的性能。
纳米材料具有较大的比表面积和独特的光电性质,可以吸收和散射辐射能量,从而提高防护效果。
此外,一些研究还表明,利用纳米材料可以减少辐射防护材料的厚度,从而减轻防护装备的重量,提高使用的便捷性。
除了纳米材料,还有一些其他材料也被广泛应用于核辐射防护领域。
例如,铅和钨等高密度材料被用于防护辐射的穿透,而聚合物材料则常用于制作防护服和防护屏蔽。
未来,随着新材料的不断发展,我们可以期待更加先进和高效的辐射防护材料的出现。
二、生物监测技术的进展生物监测技术是评估个体暴露于核辐射的程度和对健康的潜在影响的重要手段。
近年来,生物监测技术在灾后核辐射事故中得到了广泛应用。
例如,在福岛核事故后,日本政府对受辐射影响的人群进行了长期的生物监测。
这些监测工作不仅可以帮助科学家了解辐射对人体的影响,还可以为制定适当的防护策略提供依据。
随着技术的进步,生物监测技术也在不断发展。
例如,新一代的基因测序技术可以帮助科学家更准确地检测和分析辐射对基因组的影响,从而预测潜在的健康风险。
此外,一些研究还表明,通过监测生物标志物的变化,可以提前发现辐射暴露的迹象,从而采取及时的干预措施。
未来,我们可以期待生物监测技术的不断创新和改进,以更好地保护人类免受核辐射的危害。
三、辐射防护装备的创新与发展辐射防护装备是核工作者和核事故救援人员的必备装备。
目前,辐射防护装备主要包括防护服、面具、手套等。
核辐射危害及核辐射屏蔽材料研究现状摘要本文研究了核辐射危害及核辐射屏蔽材料的研究现状。
首先,本文介绍了核辐射的基本概念和来源,包括核反应、核裂变和核聚变等。
接着,本文阐述了核辐射对人类和环境的危害,包括放射性辐射的致癌效应、遗传效应和生物破坏等。
然后,本文分析了核辐射屏蔽材料的研究现状,包括传统屏蔽材料(如金属、混凝土和土壤等)和新型屏蔽材料(如高分子材料、纳米材料和复合材料等)。
最后,本文总结了核辐射危害及核辐射屏蔽材料的研究现状,并指出了未来研究的方向和挑战。
引言随着核能技术的发展和应用,核辐射对人类和环境的危害越来越受到关注。
核辐射来自于核反应、核裂变和核聚变等过程,具有高能量、高穿透力和长期危害等特点。
核辐射对人类和环境的危害包括致癌效应、遗传效应和生物破坏等。
因此,研究核辐射屏蔽材料对于保护人类健康和环境安全具有重要意义。
核辐射危害核辐射主要包括电磁辐射和粒子辐射。
电磁辐射包括X 射线和γ射线,粒子辐射包括中子、质子和α粒子等。
核辐射的危害主要表现在以下几个方面:1. 致癌效应:长期接受核辐射照射会增加患癌症的风险,尤其是肺癌、乳腺癌和白血病等。
2. 遗传效应:核辐射照射会影响生殖细胞和胚胎发育,导致遗传突变和先天性畸形等。
3. 生物破坏:核辐射会破坏细胞结构和功能,导致器官损伤和组织坏死等。
核辐射屏蔽材料研究现状核辐射屏蔽材料主要用于阻挡和控制核辐射的传播和扩散。
目前,核辐射屏蔽材料主要包括传统屏蔽材料和新型屏蔽材料。
1. 传统屏蔽材料传统屏蔽材料主要包括金属、混凝土和土壤等。
金属材料具有高密度和良好的屏蔽效果,如铅、钢、铝等。
混凝土材料具有较高的密度和较强的结构性能,如钢筋混凝土、普通混凝土等。
土壤材料具有自然、廉价和可再生等优点,如黏土、砂土、灰土等。
然而,传统屏蔽材料存在着重量大、制作复杂、易腐蚀等问题。
2. 新型屏蔽材料新型屏蔽材料主要包括高分子材料、纳米材料和复合材料等。
高分子材料具有密度低、机械强度高、加工性能好等优点,如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。
电磁波引起的电磁干扰(EM I)不仅会干扰电气设备,也会对人体健康带来严重的威胁[1],因此电磁污染已被公认为继大气污染、水质污染、噪音污染后的第四大公害。
电磁辐射污染已引起世界各国的重视。
欧、美、日等国家和地区都发布了电磁辐射的标准和规定,如美国联邦通讯委员会FCC、德国电气技术协会VDE、日本VCCI和英国BS6527等。
国际无线电干扰特别委员会CISPR也制定了抗电磁干扰的国际标准。
上世纪90年代以来,电磁辐射的危害已经引起我国政府的重视,颁布了一些行业性的电磁辐射防护规定,如《电磁辐射防护规定》、《微波和超短波通信设备辐射安全要求》、《使用电雷管防射频危害的安全性指南》等,并于1998推行了电磁兼容EM C标准[2]。
使用电磁屏蔽材料可以有效屏蔽电磁波的干扰,减少电磁污染的危害,因此研究开发电磁屏蔽材料将对社会生活和国防建设有着重大的现实意义。
本文将对电磁屏蔽机理进行介绍。
1.电磁屏蔽的机理[3-5]电磁波是由辐射源产生电场和磁场交互变化形成的,其能量以波动形式由近向远传播。
电磁屏蔽的机理是在电磁波经过导体时在导体上产生感应电流,使电磁场能转换成导体的内能,从而实现屏蔽的目的。
一般用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)来评价电磁屏蔽材料的屏蔽性能,根据Schelkunoff电磁屏蔽理论,屏蔽效能分为反射消耗、吸收消耗和多重反射消耗3部分,用公式表示为:SE=A+R+BA———吸收损耗;B———电磁波在屏蔽材料内部的多重反射损耗;R———为电磁波的单次反射衰减。
图1电磁屏蔽能量消耗图2.电磁屏蔽材料研究和开发的国内外现状根据电磁波屏蔽的机制可以把电磁屏蔽材料分为三类:反射型、反射吸收型和吸收型,按应用形式可分为涂敷型和结构复合型一类。
2.1电磁屏蔽涂料将金、银、铜、镍、碳、石墨等导电微粒掺入到高分子聚合物中就制成了掺合型导电涂料,相对于原高分子聚合物,其导电性大大增强。
核辐射屏蔽材料的研究进展及发展趋势
核辐射屏蔽材料是一种用于保护人们免受核辐射危害的材料。
随着核技术的发展和应用范围的扩大,核辐射屏蔽材料的研究和应用也越来越受到人们的关注。
本文将介绍核辐射屏蔽材料的研究进展及发展趋势。
首先,核辐射屏蔽材料的研究主要集中在以下方面:
1. 金属材料:金属材料具有较高的密度和导热性能,可以有效
地吸收和散发辐射能量。
常用的金属材料包括铅、钨、铀等。
2. 混凝土材料:混凝土具有较高的密度和良好的抗压性能,可
以用于建造核反应堆的屏蔽墙和屏蔽层。
混凝土中常添加铅、钨等金属材料,以增加屏蔽效果。
3. 聚合物材料:聚合物材料具有轻、薄、柔软等特点,可以用
于制作防护服和手套等防护用品。
聚合物材料中常添加含铅的化合物,以增加屏蔽效果。
其次,核辐射屏蔽材料的发展趋势主要包括以下方面:
1. 多功能化:随着核技术的应用范围的扩大,对核辐射屏蔽材
料的功能要求也越来越高。
未来的核辐射屏蔽材料将具有多种功能,如既能抵抗核辐射,又能防水、防火等。
2. 绿色环保:传统的核辐射屏蔽材料中含有较多的重金属,对
环境和健康造成一定的危害。
未来的核辐射屏蔽材料将更加注重绿色环保,采用环保、无污染的材料。
3. 精细化:未来的核反应堆将更加小型化、高效化,对核辐射
屏蔽材料的精细化要求也越来越高。
未来的核辐射屏蔽材料将具有更高的屏蔽效果、更小的体积和重量,以满足核反应堆的精细化要求。
总之,核辐射屏蔽材料的研究和应用是一个不断发展和创新的过程,未来的核辐射屏蔽材料将会具有更加多样化、高效化、环保化和精细化的特点。
新型核辐射防护材料的设计及应用分析研究随着科技的不断发展,核能已经成为了人类社会中不可或缺的能源来源之一。
核能的开发和利用同时也带来了核辐射的危害。
为了有效地防护核辐射对人体和环境的伤害,科研人员们不断致力于研究新型的核辐射防护材料。
本文将介绍新型核辐射防护材料的设计原理、应用情况及研究进展。
一、新型核辐射防护材料的设计原理核辐射包括α、β、γ射线以及中子辐射等多种类型。
针对不同类型的核辐射,新型核辐射防护材料需要具备不同的设计原理。
1. 针对α、β射线的防护α、β射线的能量较低,因此其穿透能力较弱。
一般我们可以采用高密度、透射率低的材料进行防护。
常用的材料包括铅、混凝土等。
还可以利用电离辐射的散射作用来削弱其穿透能力,从而加强防护效果。
2. 针对γ射线的防护γ射线的穿透能力较强,因此对γ射线的防护材料需要具备较高的密度和较强的辐射吸收能力。
目前常用的γ射线防护材料包括铅、钨、铋等高密度金属材料。
对于高能γ射线的防护,还可以采用对γ射线具有吸收作用的化合物材料,如铅玻璃、铋玻璃等。
3. 针对中子辐射的防护中子辐射的防护相对复杂,因为中子是无电荷的,不受电磁力的作用。
对中子辐射的防护需要利用材料对中子进行有效的吸收。
目前常用的中子辐射防护材料包括氢化物、硼化物等具有良好的中子吸收性能的化合物材料。
在设计新型核辐射防护材料时,需要综合考虑不同辐射类型的特性,并采用适当的材料和结构设计原理进行有效的防护。
二、新型核辐射防护材料的应用情况新型核辐射防护材料已经在核能工业、医疗卫生、环境监测等领域得到了广泛的应用。
1. 核能工业在核电站的建设和运行过程中,核辐射防护是至关重要的。
新型核辐射防护材料已经被应用于核电站的辐射防护屏蔽结构中,有效地保护了工作人员和设备免受辐射的危害。
2. 医疗卫生在医疗领域,放射性药品的应用和医疗设备的辐射治疗都存在一定的辐射危险。
新型核辐射防护材料被广泛应用于医疗辐射防护服、屏蔽设备等方面,保护医护人员和患者的健康安全。
新型防辐射材料的研究进展随着无线通讯技术的飞速发展,我们的生活、工作和学习环境中也出现了越来越多的电磁波辐射源。
长期暴露在这些辐射源中可能对人体健康产生潜在的威胁,因此研究新型防辐射材料已成为当今科学研究的热点之一。
本文将对新型防辐射材料的研究进展进行介绍,以期帮助读者更好地了解这一领域的现状和未来发展趋势。
一、防辐射材料的背景和需求近年来,人们对电磁波辐射的关注越来越多,主要原因是现代科技的发展所带来的各种辐射源日益增多,如电视、电脑、手机、微波炉、电子书等;同时,这些辐射源所产生的电磁波频段也日渐增多。
虽然目前还没有确凿的证据证明电磁波辐射对健康有害,但很多专家认为,长时间暴露在辐射源中可能会对人体产生一些不良影响,如神经衰弱、头痛、疲劳、失眠等。
因此,为了保护身体健康,防辐射材料应运而生。
目前,市面上防辐射材料的种类繁多,如防辐射涂料、防辐射窗帘、防辐射头盔等,它们的原理都是利用材料的电磁屏蔽性能,将电磁波反射或吸收,达到减少或消除电磁波辐射的目的。
二、传统防辐射材料的不足传统的防辐射材料主要是以金属材料为主,例如铝、铜、钢铁等,它们具有良好的电磁屏蔽性能,能够有效地对抗辐射。
但是,这些材料也存在一些不足之处:1.重量较大传统防辐射材料由于通常采用铝、铜、钢铁等重金属材料,因此重量较大,导致在实际应用时使用不便。
2.易产生电磁波虽然铝、铜等金属材料的电磁屏蔽性能强,但它们在遇到电磁波时也会自己产生电磁波,造成电磁波反射和干扰。
此外,铝、铜等金属材料的电导率较高,电磁波进入材料后,很容易在材料内部形成电流,进而产生电磁波,增加了辐射污染的风险。
3.难以制作成复杂形状传统防辐射材料使用金属材料,制作成复杂的形状非常困难,这也限制了其在实际使用中的应用范围。
三、新型防辐射材料的研究进展为了克服传统防辐射材料的不足,科学家们一直在不断探索新型防辐射材料。
目前热门的研究方向主要包括以下几个方面:1.纳米材料纳米材料具有独特的电磁特性,比如能量带结构、界面电子传输等,可以提高材料的电磁性能。
核辐射屏蔽材料的研究进展及发展趋势核辐射是指放射性物质衰变时释放出的带电粒子或电磁波所产生的辐射。
核辐射具有强大的穿透力和毒性,对人类健康和环境造成严重危害。
因此,研究和发展核辐射屏蔽材料具有重要意义。
本文将介绍核辐射屏蔽材料的研究进展及其发展趋势。
研究人员已经开展了广泛的研究,以寻找高效的核辐射屏蔽材料。
传统的核辐射屏蔽材料主要包括混凝土、铅和钢等。
混凝土是一种常见的核辐射屏蔽材料,具有较高的密度和吸收能力。
铅是一种常用的核辐射屏蔽材料,具有良好的吸收性能,但重量较大。
钢具有较高的密度和强度,可以有效地屏蔽核辐射。
然而,这些传统材料存在一些局限性,如重量大、体积大、生产成本高等问题。
近年来,随着科学技术的不断发展,新型核辐射屏蔽材料得到了广泛关注。
一种新型的核辐射屏蔽材料是钨合金。
钨合金具有高密度、高吸收能力和较低的毒性,可以有效地屏蔽X射线和伽马射线等核辐射。
另一种新型的核辐射屏蔽材料是聚合物复合材料。
聚合物复合材料具有低密度、高强度和良好的加工性能,可以制备成各种形状的屏蔽材料,具有广阔的应用前景。
除了钨合金和聚合物复合材料,还有其他新型核辐射屏蔽材料也在不断涌现。
例如,金属有机骨架材料(MOFs)是一种由金属离子和有机配体组成的晶体材料,具有高度可调的孔隙结构和表面积,可以用于吸附和分离核废料中的放射性物质。
纳米材料也是研究的热点,例如,石墨烯、金属氧化物纳米颗粒等,具有较高的吸收能力和较低的密度,可以用于制备轻薄的核辐射屏蔽材料。
在核辐射屏蔽材料的发展趋势方面,有几个方向值得关注。
首先,研究人员致力于开发更轻、更薄、更高效的核辐射屏蔽材料。
轻薄的屏蔽材料可以减轻设备的重量和体积,提高设备的便携性和使用效率。
其次,研究人员正在探索新型的可再生核辐射屏蔽材料。
可再生材料可以降低对自然资源的依赖性,并减少对环境的污染。
此外,研究人员还在努力提高核辐射屏蔽材料的生产效率和降低成本,以推动其在各个领域的应用。
核辐射防护材料的研究进展李善荣,陆恒玉,陶刚,俸洪舜,孙乐华(中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司,广西桂林 541004)摘要:本文系统地阐述了国内外核辐射防护材料的研究进展和核辐射防护材料的发展趋势。
关键词:核辐射;屏蔽;防护;复合材料;特性1 引言随着各学科技术的迅猛发展,学科之间的相互交叉利用备受关注。
核技术也正广泛应用于国防、生产、生活等各个领域,为人类社会文明进步做出伟大贡献。
当世界能源问题日益严峻,核能作为绿色能源已发展成为不可或缺的能源,但是伴随着几起重大的核泄漏事件,致使人们“谈核色变”。
核技术的广泛应用在给人类带来巨大效益的同时,也增加了人们接触各种辐射的机会以及受到辐射危害的影响。
核技术的发展与人们的生活密切相关,工业探伤、灭菌消毒、辐照加工、医学诊断与治疗、空间探测、成影技术等都极大地推动着人类社会的进步[1]。
但高能射线对人体造成不可逆的损伤和对环境、设施的破坏逐渐被人们所了解,防护工作是安全运行的保障,尤其对一些复杂环境的防护更需要研究一种新型高效的柔性辐射屏蔽材料,以最大限度地降低射线的危害。
我国是核能大国,已经投入商业运行的核电机组多达30台,在建机组数目世界第一。
为新型绿色能源的健康发展,中国势不可挡,但是也离不开我国所具备的各项核心技术,中国核电是继高铁之后中国高端制造业走出去的第二张名片。
核能的安全运行是核能利用的基础,核电安全的核心内容之一就是辐射防护和屏蔽材料设计;对于我国筹备的空间站计划,空间辐射复杂多变,辐照产生的破坏将引起毁灭性灾难,因此对航天器的辐射屏蔽提出了更高的要求,不仅要兼顾混合场的屏蔽性能,还需要控制比重,满足机械性能和热力学性能等相关要求。
辐射屏蔽材料与人们的生活也息息相关,在放射医疗中,要考虑患者正常组织避免遭受辐射,考虑大量从事放射性工作的人员,发展安全性更高、无毒无害和轻便舒适的个人防护装备,以保证人们的健康安全。
辐射防护材料的研制对其它领域学科的发展也具有巨大的推动作用,各个国家也在此领域投入大量的资金和科研力量。
核辐射屏蔽材料的研究进展摘要:随着核技术应用的发展,防辐射屏蔽材料广泛应用于太空和军事等诸多领域,文章介绍了几种常见射线的特点、产生机理及危害,阐述了现有辐射防护材料的研究进展,分析了现有屏蔽材料的特点与性能,指出了目前屏蔽材料的发展方向,并对未来屏蔽材料的发展趋势进行展望。
关键词:核辐射屏蔽材料复合材料引言随着国防工业、核科学技术和放射医学等领域的不断发展,各种放射性射线在国防、医学、工业等领域得到了广泛的应用。
同时射线对环境和人体的危害也渐渐显现出来,也得到了人们的重视。
经常接触放射性射线的人会出现皮肤烧伤、毛发脱落、眼痛、白血球减少甚至骨髓瘤等症状。
传统屏蔽材料很难兼顾结构和功能一体化的要求。
因此,新型屏蔽材料已经成为国内外争相研究的热门课题。
对防护这些射线的各种屏蔽材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题, 同时也取得了较大的成果。
本文简述了辐射的危害与防护机理,分析了现有屏蔽材料性能的利与弊。
1X射线辐射屏蔽材料X射线是由于原子的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流,其波长很短,介于0.01~100Åm。
X 射线有很高的穿透本领,能穿透很多对可见光不透明的物质。
其最初用于医学成像诊断。
铅由于原子序数大、密度高且价格低廉等优点成为良好的 X射线屏蔽材料。
但考虑到铅化物的毒性并且会产生二次韧射,现在一般采用混凝土或纤维织物来防护X射线。
混凝土成分比较复杂,屏蔽性能虽然比不上铅、铁,但可以通过增加厚度的方法加强防护性能。
混凝土的另外一个优点是对多种辐射各能量段均有较好的屏蔽作用。
齐鲁等自行研制了新型防X射线纤维材料,并用其无纺布、织物做成轻便的防护服。
用其制成的织物,对中低能量的 X射线屏蔽率可达 70% 以上。
树脂纳米铅和树脂纳米硫酸铅复合材料是现在效果较好的屏蔽材料,具有密度小、铅含量少、X射线屏蔽能力强等优点。
安骏等制备了不同含量的树脂纳米铅和树脂纳米硫酸铅复合材料,研究结果表明:样品防 X射线的能力比常规硫酸铅的屏蔽性能好,屏蔽能力的大小与材料颗粒大小和分布均匀程度有关。
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维普资讯 8? 2材料导报2007年5月第2卷第51期核辐射屏蔽材料的研究进展杨文锋,颖,刘杨林,李德安,李军(四川大学材料科学与工程学院,成都606)105摘要简述了核辐射对屏蔽材料的一般要求,综述了常用屏蔽材料的特点。
指出屏蔽材料的屏蔽效果与其它性能如力学性能、耐热性及抗辐照性能之间的矛盾是屏蔽材料需要解决的关键问题。
重点指出了核辐射屏蔽材料研究进展的几个特点:1引入梯度材料设计理论制备功能/()结构一体化屏蔽材料;2稀土元素及其化合物在屏蔽材料()中的合理有效利用;3基于遗传算法的优化设计方法在新型屏蔽材料设计中的作用越来越明显。
()关键词核辐射屏蔽材料研究进展功能梯度材料稀土优化设计ReerhPrgesihedigMaeilocerRaitosacorsnSilntrasfrNuladainYANGefnWneg,LUnIYig,YANGn,LI’n,LIJnLiaDeu(colfMaeilcecngneig,ScunUnvriyShotraineadEniernoSihaiest,Chnd1O5egu6O6)AbsrctatGeeaensadcaatrsisohedntrasaeitoue.TherblmhtnrldmadnhrceitcfsiligmaeilrnrdcdekypoetaneobeteStecnltbtehednfcieesadohrpromacsscsmehnclprom—edtestldihofcewensiligeftvnsnteefrneuhacaiaefrieac,ha-eitntblyadatrdainpoet.Ihae,heerhpoesihedntrasineetrssatsaitnniaitrpryntepprtersacrgsnsilimaeilsi-ogpitdotpiiial,Thrrherrietosiheeometohedntrasrdetteroneurcplnyeeaetrepimaydrcinntedvlpnfsiligmaeil:gainhoybigitoueopeaemehnclfntnlitgaiesiligmaeil,rtnladefcieuiztnoenrdcdtrprcaia—ucianerthedntrasaianfettlaifnovoviorratnhioonsihedntrasadotldsnbsdoeeiloimsbigmoeadaeerhadtercmpudnsiligmaeil,npieiaengntcagrtmaghenrnmoeiotneinnesyesilitrlrmpratidsignw-tlhenmaeisngdga.Kerywodsncerrdain,siligmaeil,rsacrgesGM,rratulaaitohedntrseerhpors,Faaeerh,otmaeinpilsgd0前言反应堆是核能源系统的核心部分,裂变(核或聚变)生各产种辐射射线如不同能级的中子、丫射线、二次丫射线及其它带电粒子和高能射线。
辐射防护依赖于屏蔽材料的性能和辐射屏蔽变中子的能量和运动方向,中子也可能被原子核吸收。
中子的散射分弹性散射和非弹性散射,除弹性散射外,所有的中子与屏蔽材料相互作用都能造成次级辐射。
丫射线与X射线一样,是种比紫外线波长短得多的电磁波,丫射线按其产生机理可分为裂变7射线、裂变产物衰变7线、获7射俘射线、弹性散射非丫射线、活化产物丫射线等l。
一般在动力堆中,过屏蔽层的_1]穿一结构的优化设计,,显然选择材料时应该考虑的基本核性能是中子和射线的减弱性能l。
重金属如铅、、_1]钨衰变后的铀(最强的射线通常是由中子在热屏、招U)压力壳或生物屏蔽层里发以及铁、镍等都是有效的丫射线减弱体,对快中子也有很好的慢生相互作用而产生的。
化效果。
而像硼、石墨、富氢化合物如水、重水及高分子材料则显然,在选择材料时应该考虑的基本核性能是中子和丫射对中子的减弱或吸收更为有效,这些材料及其复合材料已大量线的减弱性能_。
而一般来说,丫射线具有良好减弱性能的1]对应用于各种核反应堆屏蔽系统并发挥相当重要的作用。
辐射防重元素也会因发生中子非弹性散射和辐射俘获而产生二次丫射护材料的研究制备成为科研领域最为重要的课题之一,国防对线。
针对不同的设计目的需要选择不同的屏蔽材料,如对固定和民用有着极其重要的意义。
国内外对屏蔽复合材料已进行了式的动力堆,价格是首选因素,而对于可移动的堆系统,则屏蔽大量的研究,很多屏蔽材料已得到广泛的应用,中几种主要类其材料的总重量、单位效率及结构稳定性是考虑的重点[。
虽然1]型的屏蔽复合材料有屏蔽混凝土_]硼钢[4、1、23铅硼聚乙烯口、 ̄]对中子和丫射线的减弱都有相应较为有效的材料,但没有哪一Al4—C复合材料_、V-E复合材料等。
B4PCP]所随着核能源及各种核反应堆的发展,对屏蔽材料及其他屏种单体材料能同时满足以上性能,以在应用时必须对材料加以期复合材料在满足综合蔽系统的要求越来越高,的许多屏蔽材料已难以满足其使以选择并采用一定的复合制备技术,现有屏蔽效果的同时具有良好的物理力学性能,如强韧性、热稳定性用要求,主要表现在屏蔽材料的屏蔽效果与其他性能如力学性及抗辐照性能等。
对辐射屏蔽材料进行设计时要考虑以下几个能、耐热性、抗辐照性能等难以兼顾。
屏蔽材料必须基本满足辐射屏蔽要笔者对已研制使用的一些屏蔽复合材料进行了概述,出主要的标准或要求。
首先,指即对中子、丫射线具有良好的慢化或屏蔽效果;其次,屏蔽材了其有待改进之处,并对目前屏蔽材料发展研究的几个特点进求,料一定要有较好的物理力学性能以满足应用;再者,材料在使用行了分析探讨。
过程中要保持良好的结构完整性,尤其对于不可更换的一次性1核辐射屏蔽材料的一般要求中子与屏蔽材料的各原子核发生相互作用的结果,以改可杨文锋:,99生,男17年博士研究生安装的结构材料;最后还必须考虑材料的活化及热积累和二次丫射线的产生。
当然,屏蔽复合材料的造价、备工艺及功能元制Tl088453Dmalyfy@13cme:2—5032iwcy6.o:维普资讯 核辐射屏蔽材料的研究进展/杨文锋等素的资源也应该加以考虑。
83?的综合屏蔽效果,而且还应具有良好的力学性能。
诸多单一材料或复合材料难以同时兼顾功能和结构一体化的要求,严重限制了其在屏蔽系统中的应用。
表面处理技术是在利用基材功能或结构特点的基础上,用各种表面处理方法在基材上形成一采2常用屏蔽材料及其特点屏蔽混凝土是被广泛用于固定式反应堆的屏蔽材料。
材料相对便宜而且可以就地取材,材料成分可调性大,蔽性能和结屏构性能均较好,尤其作为固定堆屏蔽材料时不受体积限制。
混凝土的强度相对较低,压强度2抗0~4MP,而抗拉0a强度仅21.a但混凝土用于固定式反应堆或体积不受.~32MP,限制地方的屏蔽材料时,其结构特征能满足应用要求。
不锈钢和铁也是大量应用的屏蔽材料,因为其具有优良的物理力学是性能,如高强度和良好的韧性。
不锈钢本身对7射线有一定的屏蔽效果,如果硼等元素与不锈钢复合,不锈钢还具有对中子和7射线良好的综合屏蔽性能。
但硼在钢中的固溶度很低,而且钢中的硼元素也会增加钢的淬透性。
更为重要的是,辐照对不锈钢的性能影响较小,以不锈钢不仅用于屏蔽材料也可充当所结构材料[。
中国核动力研究设计院研制了硼含量为052].wt高硼不锈钢,已将其用于反应堆防护系统l。
铅硼聚乙并3]烯的研究始于2世纪700年代中期。
聚乙烯中氢含量高,快对层功能性涂层,如热障涂层、磨涂层、蚀涂层等。
物理气相耐耐沉积、化学气相沉积、热喷涂、电化学沉积、激光熔覆等技术是常用的表面处理方法。
如果把梯度功能材料(G的设计理论FM)应用到表面处理技术,可制备热应力缓和型梯度功能材料,则很好地解决基材与涂层材料由于热物理性能差异而导致的涂层结合强度下降。
这一优势对于热喷涂法制备屏蔽涂层尤为明显。
如组成分布指数P一18和P=11时,O-系F..MgNiGM与TCN。
lFi-iA系GM的最大残余热应力缓和程度分别达7和04%[。
不锈钢或硼钢是常用的屏蔽材料,36]同时具有优良的力学性能,能采用热喷涂技术在不锈钢基材表面制备热应力缓若和型屏蔽功能涂层如BC、4WC、eB、C、FNiTi铁镍铝的各种金属间化合物及其梯度功能材料,制备的复合材料兼有良好的结则构性能和对中子、线的综合屏蔽效果。
北京科技大学葛昌7射纯等[采用大气等离子喷涂设备制备了热应力缓和型碳化硼/7]铜涂层功能梯度材料。
利用不锈钢优良的力学性能,H.Ger—ue等[采用真空等离子喷涂法在不锈钢基体上制备了碳化nr8硼涂层第一壁材料,图1如。
图2是在Q25不锈钢上制备的3F3/4eA1C梯度功能材料微观截面图,B从图中可以看到,层呈涂现出宏观的不均匀性和微观的连续性特点。
另外,本课题组正在进行大气等离子喷涂制备NAlFNii/eB及Ni/FB梯度A1Nde屏蔽涂层的试验研究工作,初步试验结果表明,复合材料整体拉伸强度达到40a在1延伸率内涂层未出现裂纹及脱落,7MP,0且具有优良的抗热疲劳性能。
这种复合材料对快中子、中子慢及C、s的屏蔽效果已委托中国核动力研究设计院进行了o”C测试。
当然,梯度屏蔽材料的屏蔽效果可根据具体要求对其功能成分及用量进行大范围的调整,这也是这种复合材料的优势所在。
中子慢化特别有效,是很有效的.线屏蔽材料。
美国反而铅y射应堆实验仪器公司已有好几种铅硼聚乙烯产品用于各种反应堆系统。
中国核动力研究设计院于1994年研制了高效屏蔽材料铅硼聚乙烯[,3并在各种核辐射防护场所应用。
一般而言,]铝基复合材料密度低,硬度和强度较高,性好。
国内外对铝基复合韧材料的广泛研究为其在屏蔽材料中的应用提供了基础,如作为结构中子吸收材料的铝一碳化硼材料,以作为核屏蔽材料填充可反应堆密封仓。
纤维织物类屏蔽材料的研究始于20世纪70年代,如今已有很多种类型的织物类屏蔽材料[,】且多用于制备辐]射防护服,以这种材料的力学性能不是考虑的重点,所而其单位体积的重量、厚度及屏蔽性能应放在首位。
3屏蔽性能与其它性能之间的矛盾屏蔽材料是根据其在不同核反应中的特殊应用而设计制备的,材料的屏蔽效果或慢化特征显然是最重要的因素。
另外,材料的物理力学性能、抗辐照性能、热稳定性等也必须加以综合考虑。
上述几种类型的屏蔽材料已广泛应用于一些核反应堆屏蔽系统,但随着快堆、动力堆及其它可携带辐射源应用的增加,传统屏蔽材料已难以满足现代辐射防护的特殊要求,如航空和武器领域不仅需要材料具有良好的综合屏蔽性能,且对材料的而机械物理性能也有很高的要求。