一種核輻射屏蔽材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種核輻射屏蔽材料的制備方法，在選定好材料樣品基礎(chǔ)上，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法所計(jì)算出的各組分含量，通過(guò)多次復(fù)合材料的制備，針對(duì)研究的屏蔽復(fù)合材料的特點(diǎn)，確定具體的制備流程，按照時(shí)間的先后順序可分為四個(gè)階段：材料準(zhǔn)備、固化前處理、材料固化、脫模。能夠滿(mǎn)足屏蔽不同能量、不同通量中子-混合場(chǎng)的屏蔽材料屏蔽效果最好、力熱性能優(yōu)異、抗輻照性能好的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種核輻射屏蔽材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核輻射屏蔽材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種核輻射屏蔽材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)際國(guó)內(nèi)核科學(xué)與技術(shù)事業(yè)的發(fā)展給人類(lèi)帶來(lái)了巨大的利益，但隨之也對(duì)人類(lèi)及其賴(lài)以生存的環(huán)境帶來(lái)直接或間接的輻射危害。輻射防護(hù)在如何減少甚至消除這樣的危害進(jìn)而促進(jìn)核科學(xué)與技術(shù)事業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。屏蔽防護(hù)作為最徹底的防護(hù)措施無(wú)疑擔(dān)當(dāng)著重要的角色，而核輻射屏蔽材料則是實(shí)施輻射屏蔽的最重要物資保障，因此，研制、開(kāi)發(fā)出高性能的核福射屏蔽材料對(duì)福射防護(hù)的成功實(shí)施意義重大。
[0003]高性能核輻射屏蔽材料可廣泛應(yīng)用于核科學(xué)技術(shù)事業(yè)的諸多方面。作為特種結(jié)構(gòu)材料，對(duì)核電站、水下與水面核動(dòng)力裝置、高能粒子加速器、航天器、核醫(yī)學(xué)診斷與治療設(shè)備、特種輻射測(cè)量裝置的減重、緊湊化和延壽等將發(fā)揮著重要作用。
[0004]國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)核輻射屏蔽材料進(jìn)行了大量研究，一些主要研究成果如表1所示。表1中的各屏蔽材料都有共同的局限性，其材料配比通過(guò)枚舉方法得到，這導(dǎo)致每種材料效用沒(méi)有發(fā)揮到極致，同時(shí)加工周期長(zhǎng)，需要進(jìn)行大量試驗(yàn)考核和相應(yīng)試驗(yàn)考核材料樣品，這會(huì)大量耗費(fèi)人力和原材料資源，包括一些稀土資源。故而，會(huì)造成嚴(yán)重的人力與原材料資源的浪費(fèi)。
[0005] 表1多種設(shè)計(jì)材料樣本與參考材料主要性能比較
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種核輻射屏蔽材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按以下質(zhì)量配比選取基體材料、固化劑及增強(qiáng)相粒子: 環(huán)氧樹(shù)脂:1%~80% ； 均苯四甲酸二酐:15%~25% ； 順丁烯二酸酐:15%~25% ； 環(huán)氧丙烷丁基醚:1%~10% ； 碳化硼:1%~10% ； 鐵粉:1%~60% ； 碳化鎢:1%~90% ； 納米二氧化鈦:1%~5% ； 鉛粉:1%~90% ； 2)在選定基體材料、固化劑、增強(qiáng)相材料基礎(chǔ)上，根據(jù)中子、Y射線(xiàn)與物質(zhì)相互作用基本原理，采用遺傳算法結(jié)合MCNP軟件建立不同中子- Y混合場(chǎng)下的屏蔽材料組分優(yōu)化模型，對(duì)屏蔽材料各組分含量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的組分結(jié)果進(jìn)行材料樣品制造: 將環(huán)氧樹(shù)脂熔化后稱(chēng)量，加入均苯四甲酸二酐和順丁烯二酸酐混合并攪拌均勻；然后倒入納米二氧化鈦和環(huán)氧丙烷丁基醚，充分?jǐn)嚢杈鶆颍粚⒃鰪?qiáng)相顆粒:碳化硼、鐵粉、碳化鎢、鉛粉加入混合溶液中，攪拌均勻； 3)固化前處理:將各組分原料充分混勻，并抽氣至真空度不再變化。 4)材料固化:將固化前處理后的原料放入成型容器中，在100-120°C恒溫固化1-2個(gè)小時(shí)；然后升溫至后固化溫度120-140°C,進(jìn)行后固化1-2小時(shí)。 5)脫模:固化完畢后，脫模處理，得到輻射屏蔽材料。
2.如權(quán)利要求1所述的核輻射屏蔽材料的制備方法，其特征在于，在裂變譜情況下采用遺傳算法結(jié)合MCNP軟件模型優(yōu)化計(jì)算的酸酐復(fù)合屏蔽材料配比如下所示:
H: 1.0 ~10.0%, 10B:0.1 ~5.0%, 11B:0.1 ~15.0%, C: 1.0 ~10.0%, O:0.I ~15.1%，Ti:0.1 ~0.9%, W:0.I ~10.0%, Pb: 1.0 ~95.0% ； 其中H、C、0元素與中子發(fā)生彈性散射使中子能量降低成熱中子，B元素吸收熱中子，W、Pb元素可有效吸收中子與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的次級(jí)Y和裂變譜的初級(jí)Y射線(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的核輻射屏蔽材料的制備方法，其特征在于，酸酐復(fù)合屏蔽材料配比如下所示:
H:1.5233%, 10B:0.3665%, 11B:1.466%, C:14.567%, O:5.056%, T1:0.397%, W:14.436%,Pb:62.186%ο
【文檔編號(hào)】C08L63/00GK103937160SQ201410136188
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】胡華四, 胡光, 張?zhí)炜? 張鳳娜, 劉文浩, 賈清剛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)