一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式dt中子輻射屏蔽裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電離輻射的防護(hù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及伴隨粒子法可移動(dòng)式爆炸物檢測(cè)設(shè)備中的DT中子輻射屏蔽。
【背景技術(shù)】
[0002]快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、非侵入式檢測(cè)行李包裹中的爆炸物，已成為當(dāng)今國(guó)際社會(huì)反恐活動(dòng)的重要議題?；赬射線或者γ射線的檢測(cè)系統(tǒng)，只能提供被檢測(cè)物品的密度和形狀，不能提供被檢測(cè)物品的化學(xué)組成信息；而基于快中子的伴隨α粒子檢測(cè)技術(shù)，則具有一定優(yōu)勢(shì)。其利用14 MeV的DT中子與被檢測(cè)物品中的C、N、O等元素發(fā)生非彈性散射產(chǎn)生的特征γ射線，由此分析被檢測(cè)物品的C、N、O含量，從而確定是否為爆炸物(中國(guó)專利CN 1087426Α)。伴隨α粒子檢測(cè)技術(shù)可有效降低檢測(cè)過(guò)程中14MeV中子與被檢測(cè)物品周圍環(huán)境中產(chǎn)生的強(qiáng)γ輻射本底。D-T中子及伴生的γ射線對(duì)人員造成電離輻射，同時(shí)透射中子作用于檢測(cè)設(shè)備的γ射線探測(cè)器上，成為測(cè)量本底的重要來(lái)源。在通常的安檢產(chǎn)品中，安檢所使用的放射性源一般為鉛或者鉛合金屏蔽體，但鉛的中子防護(hù)能力較弱，而且鉛一般比較薄。在CN 1087426Α中，其作為實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)，對(duì)輻射屏蔽方面沒有考慮。無(wú)論是工業(yè)用還是實(shí)驗(yàn)室用的中子源，一般為同位素中子源，其發(fā)射率一般不大，且能量相對(duì)較低，一般采用含硼石蠟的柱形筒進(jìn)行屏蔽儲(chǔ)存，使用中從源窩中使用機(jī)械裝置取出，使用過(guò)程中一般遠(yuǎn)程控制。在爆炸物檢測(cè)中，一般在公共場(chǎng)所，固定的工作人員離裝置較近，且有大量的公眾流動(dòng)人員，因此為確保工作人員的職業(yè)性照射不超過(guò)20mSv/年的當(dāng)量劑量，公眾人員則不超過(guò)公眾人員的ImSv/年，并減少本底干擾提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和精確度，且節(jié)省空間以利于檢測(cè)系統(tǒng)的安裝、轉(zhuǎn)移和維護(hù)，需要一套緊湊型的中子屏蔽系統(tǒng)來(lái)對(duì)檢測(cè)用的中子和伴生的γ射線進(jìn)行了屏蔽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，該裝置包括主屏蔽體和屏蔽墻，主屏蔽體包括生物劑量當(dāng)量的屏蔽體和探測(cè)器。
[0006]所述的主屏蔽的內(nèi)外屏蔽材料成份分別為鐵和含硼聚乙烯，其厚度分別為20cm和 15cm。
[0007]主屏蔽體的鐵和含硼聚乙烯材料結(jié)構(gòu)采用模塊式結(jié)構(gòu)。
[0008]所述的主屏蔽體內(nèi)設(shè)有電纜通道，且電纜通道采用上斜式設(shè)計(jì)。
[0009]主屏蔽體內(nèi)的探測(cè)器發(fā)射出來(lái)的中子出射采用方形錐角開口。
[0010]屏蔽墻為楔形結(jié)構(gòu)的模塊，材料采用含硼石蠟。
[0011 ] 探測(cè)器布置位置為主屏蔽體方形錐角開口的外側(cè)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，DT中子源在工作狀態(tài)產(chǎn)生14MeV中子的生物劑量當(dāng)量的屏蔽。屏蔽體內(nèi)靠近中子源被高原子序數(shù)的鐵材料減速，減速的中子在低原子序數(shù)的中子吸收材料含硼聚乙烯中進(jìn)一步減速并被吸收。中子屏蔽材料在空間4 31方向上(樣品輻照孔道方向采用與主裝置由一定距離的屏蔽墻來(lái)屏蔽)進(jìn)行屏蔽。為便于安裝和避免中子從電纜孔道中泄漏，屏蔽材料材料模塊式設(shè)計(jì)，電纜孔道采用上斜式設(shè)計(jì)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置包括用于探測(cè)經(jīng)DT中子誘發(fā)樣品產(chǎn)生的特征γ射線的探測(cè)器。在屏蔽裝置的中子出口方向按照錐形的方式布置NaI(Tl)陣列探測(cè)器，為增加探測(cè)器接受樣品特征Y射線的立體角，探測(cè)器要盡可能接近樣品。
[0014]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明屏蔽裝置可有效減少工作人員和公眾的電離輻射劑量和陣列探測(cè)器的高能中子本體，使探測(cè)器對(duì)人體的傷害更小。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1顯示了爆炸物檢測(cè)儀的實(shí)例。
[0016]圖2更詳細(xì)地顯示了 14MeV的DT中子源屏蔽體和陣列γ探測(cè)器及安裝布置的實(shí)例。
[0017]圖3顯示了移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置的材料和結(jié)構(gòu)實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例一
[0020]如圖1所示，圖1顯示了炸物檢測(cè)儀的實(shí)例，伴隨α粒子法爆炸物檢測(cè)儀包括:自帶陣列α粒子探測(cè)器的DT中子管一 111，DT中子管產(chǎn)生的DT中子用于誘發(fā)被檢測(cè)物中C、N、O、S、Cl等元素的特征γ射線，陣列α粒子探測(cè)器用于探測(cè)器與DT中子同時(shí)產(chǎn)生的α粒子信號(hào)，其陣列特性用來(lái)對(duì)被檢測(cè)物進(jìn)行空間分辨；可移動(dòng)的組合屏蔽體一 222，用來(lái)進(jìn)行生物劑量的輻射屏蔽和DT中子的發(fā)射角準(zhǔn)直，避免電離輻射造成人員的輻射損傷和NaI (Tl)探測(cè)器被DT中子直接照射產(chǎn)生大量的電信號(hào)噪聲；當(dāng)被檢測(cè)的行李箱333，在傳輸裝置444上，被輸送帶輸送到DT中子射線束流的立體角內(nèi)時(shí)，D-T中子管啟動(dòng)，開始進(jìn)行檢測(cè)。屏蔽墻666用于屏蔽檢測(cè)過(guò)程中從屏蔽體錐角內(nèi)出射并與被檢測(cè)物作用后泄漏的中子。
[0021]實(shí)施例二
[0022]圖2顯示了 14MeV的D-T中子源屏蔽體和陣列γ探測(cè)器及安裝布置的實(shí)例。伴隨α粒子探測(cè)器的DT中子管二 7內(nèi)為加速的氘、氚混合粒子束流4，轟擊到靶5上形成自成氚靶，氘粒子和氚靶相互作用發(fā)生T(d，n)4He同時(shí)產(chǎn)生中子和α粒子。中子和α粒子在時(shí)間和空間上一一對(duì)應(yīng)，中子通過(guò)輻照孔道13作用在被檢測(cè)樣品12上，產(chǎn)生特征γ射線被陣列γ探測(cè)器探測(cè)到送入測(cè)量和控制單元14。與中子對(duì)應(yīng)的α粒子則被α粒子探測(cè)器探測(cè)到，通過(guò)中子管控制和測(cè)量信號(hào)輸出口 6，利用中子管控制和測(cè)量電纜3從屏蔽體內(nèi)的電纜通道2中送入控制盒測(cè)量單元14。為盡可能減低生物的輻射劑量當(dāng)量，根據(jù)中子管二 7的外形尺寸，用高原子序數(shù)材料鐵8完整地將中子管包裹，最大可能降低中子能量，且降低屏蔽體的質(zhì)量和體積。鐵材料外層采用中子慢化和吸收材料含硼聚乙烯9，用來(lái)慢化從鐵材料泄漏出來(lái)的中子，并將其吸收，同時(shí)可以部分屏蔽中子與鐵和氫作用產(chǎn)生的γ射線。支撐鋼架I將屏蔽模塊進(jìn)行約束和緊固，并在支撐鋼架下安裝四個(gè)承重萬(wàn)向輪10，在將屏蔽體與檢測(cè)裝置的其它部分進(jìn)行裝配時(shí)便于移動(dòng)。與主屏蔽體配套的為屏蔽墻，該屏蔽墻的尺寸與主屏蔽體的內(nèi)的中子出射錐角開口相關(guān)，且有一定的冗余，主要屏蔽從錐角出射的中子，外部為不銹鋼包殼15，內(nèi)部填充的為含硼石蠟16。
[0023]實(shí)施例三
[0024]圖3顯示了移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置的材料和結(jié)構(gòu)實(shí)例。伴隨α粒子的DT中子管三21位于高原子序數(shù)的中子慢化材料鐵屏蔽體二 222中，為便于快速精確確定DT中子管在裝置中預(yù)先設(shè)定的位置上，鐵屏蔽材料在與支撐中子管的那個(gè)模塊上設(shè)置尺寸與中子管底部相同的凹槽23，剛好嵌入中子管，中子管側(cè)面和頂部的屏蔽材料鐵也按照中子管的外形尺寸進(jìn)行相同的設(shè)計(jì)，保證在確定的空間內(nèi)最大化利用鐵材料的中子慢化能力，由于鐵的密度較大，因此在設(shè)計(jì)中，將其進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，每塊的質(zhì)量不超過(guò)25kg，有利于安裝和拆卸。慢化后的中子在外層24利用含硼聚乙烯(碳化硼含量30% wt)進(jìn)行慢化并吸收，該層屏蔽體不僅可以吸收中子，而且對(duì)γ射線也具有一并的屏蔽能力，可以避免再在外面使用鉛來(lái)進(jìn)行γ射線的屏蔽。在DT中子管中子出射口與被檢測(cè)物的中間屏蔽體上根據(jù)所檢測(cè)物體的尺寸，設(shè)計(jì)一鐵錐形一 25和含硼聚乙烯錐形二 26開口，作為出射中子通道，一錐形開口的立體角與探測(cè)器的布置和中子管內(nèi)伴隨α粒子探測(cè)器的尺寸相關(guān)。從開口出射的中子與被檢測(cè)物相互作用后，為防止剩余的中子對(duì)人員造成電離輻射，用屏蔽墻27進(jìn)行屏蔽。由于屏蔽墻質(zhì)量約300kg，在運(yùn)輸、裝卸車，較遠(yuǎn)平移過(guò)程中較困難，因此將內(nèi)部的屏蔽材料設(shè)計(jì)成模塊式結(jié)構(gòu)，而且為防止中子從模塊間的空隙泄漏，采用楔形設(shè)計(jì)，凸型的屏蔽模塊一 28和凹型的模塊二 29組成一體，重復(fù)屏蔽模塊一 28和屏蔽模塊二 29將屏蔽墻填充滿，位于支撐鋼架30上，這樣可以有效對(duì)從錐角出射的中子進(jìn)行屏蔽。
[0025]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域內(nèi)普通的技術(shù)人員的簡(jiǎn)單更改和替換都是本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，其特征在于，該裝置包括主屏蔽體和屏蔽墻，主屏蔽體包括生物劑量當(dāng)量的屏蔽體和探測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，其特征在于，所述的主屏蔽的內(nèi)外屏蔽材料成份分別為鐵和含硼聚乙烯，其厚度分別為20cm和15cm0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，其特征在于，主屏蔽體的鐵和含硼聚乙烯材料結(jié)構(gòu)采用模塊式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，其特征在于，所述的主屏蔽體內(nèi)設(shè)有電纜通道，且電纜通道采用上斜式設(shè)計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，其特征在于，主屏蔽體內(nèi)的探測(cè)器發(fā)射出來(lái)的中子出射采用方形錐角開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，其特征在于，屏蔽墻為楔形結(jié)構(gòu)的模塊，材料采用含硼石蠟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，其特征在于，探測(cè)器布置位置為主屏蔽體方形錐角開口的外側(cè)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于爆炸物檢測(cè)的移動(dòng)式DT中子輻射屏蔽裝置，該裝置包括主屏蔽體和屏蔽墻，主屏蔽體包括生物劑量當(dāng)量的屏蔽體和探測(cè)器。所述的主屏蔽的內(nèi)外屏蔽材料成份分別為鐵和含硼聚乙烯，其厚度分別為20cm和15cm。主屏蔽體的鐵和含硼聚乙烯材料結(jié)構(gòu)采用模塊式結(jié)構(gòu)。主屏蔽體內(nèi)的探測(cè)器發(fā)射出來(lái)的中子出射采用方形錐角開口。屏蔽墻材料采用含硼石蠟。探測(cè)器布置位置為主屏蔽體方形錐角開口的外側(cè)。本發(fā)明的有益效果：采用本發(fā)明屏蔽裝置可有效減少工作人員和公眾的電離輻射劑量和陣列探測(cè)器的高能中子本體，使探測(cè)器對(duì)人體的傷害更小。
【IPC分類】G21F3-00, G21F1-02, G21F1-08, G21F1-10, G21F3-04
【公開號(hào)】CN104575646
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410766472
【發(fā)明人】王新華, 安力, 鄭普, 陽(yáng)劍, 郭海萍, 何鐵
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日