核輻射屏蔽裝置以及核輻射屏蔽方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種核輻射屏蔽裝置以及核輻射屏蔽方法，核輻射屏蔽裝置包括屏蔽容器以及多個屏蔽顆粒；屏蔽容器包罩于放射源設(shè)備外，屏蔽容器與放射源設(shè)備之間形成屏蔽空間；多個屏蔽顆粒填充于屏蔽容器與放射源設(shè)備之間，而充滿屏蔽空間，屏蔽顆粒的材質(zhì)為核輻射屏蔽材料。本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置，其屏蔽容器能夠根據(jù)所包罩的放射源設(shè)備的形狀靈活選擇對應(yīng)的形狀，從而縮小了屏蔽裝置的體積，也避免了材料的浪費。通過將多個屏蔽顆粒填充入屏蔽容器與放射源設(shè)備之間的屏蔽空間中，使得屏蔽空間中形成較為致密的屏蔽層，從而在縮小屏蔽裝置體積的基礎(chǔ)上，能夠保證較佳的屏蔽效果。
【專利說明】
核輻射屏蔽裝置以及核輻射屏蔽方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及核輻射屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種核輻射屏蔽裝置，以及核輻射屏蔽方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]核輻射主要指a射線、0射線、y射線和中子以能量形式傳播，來源于放射源、自然環(huán)境和宇宙射線等。在加速器實驗，工業(yè)，放射醫(yī)療中都涉及放射源的使用，必須通過有效的屏蔽手段減小福射對人體的傷害。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，多數(shù)的屏蔽材料中都含鉛，因為對放射性射線的防護主要是對穿透能力強的Y射線的屏蔽防護，Y射線是一種比紫外線波長短得多的電磁波，通常由重核裂變、裂變產(chǎn)物衰變、輻射俘獲、非彈性散射、活化產(chǎn)物衰變產(chǎn)生。Y光子不帶電，與物質(zhì)相互作用機制不同于帶電粒子，主要以光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)為主，與物質(zhì)發(fā)生一次相互作用會導(dǎo)致其損失大部分或全部能量。而鉛是目前已知防護材料中除金外對于Y射線的吸收系數(shù)最強的材料，考慮到鉛比金的成本低得多，在生產(chǎn)過程中便于加工的因素，通常選用鉛作為防輻射的基本防護材料，比如鉛玻璃、鉛板、鉛磚等。
[0004]現(xiàn)有的防輻射做法一般為，根據(jù)實際的需要，考慮到鉛的密度很大，將鉛熔鑄成所需屏蔽結(jié)構(gòu)，或和磚塊尺寸相仿的鉛磚，再用這些固定尺寸的鉛磚搭建出所需的輻射屏蔽結(jié)構(gòu)，比如方形的屏蔽墻，這樣的結(jié)構(gòu)比較規(guī)整。
[0005]現(xiàn)有的塊狀屏蔽材料都有一個共同缺點，那就是不具有可塑性，由于其結(jié)構(gòu)固定， 所能構(gòu)造出的屏蔽結(jié)構(gòu)也相對單一，比如鉛磚只能構(gòu)建規(guī)整的矩形立方體結(jié)構(gòu)，矩形立方體結(jié)構(gòu)的邊角位置造成了材料的浪費。并且現(xiàn)有屏蔽材料或屏蔽裝置無法搭建弧形結(jié)構(gòu)， 不能對放射源部分進行致密包裹屏蔽，且鉛塊的重量較大，對運輸也造成一定影響。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種體積較小且屏蔽效果較好的和輻射屏蔽裝置。
[0007]本發(fā)明的另一個主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種節(jié)省材料且保證屏蔽效果的核輻射屏蔽方法。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種核輻射屏蔽裝置，用于屏蔽一放射源設(shè)備，其中，所述核輻射屏蔽裝置包括屏蔽容器以及多個屏蔽顆粒;所述屏蔽容器包罩于所述放射源設(shè)備外，所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間形成屏蔽空間；所述多個屏蔽顆粒填充于所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間，而充滿所述屏蔽空間，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為核輻射屏蔽材料。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施方式，所述屏蔽容器包括開口以及啟閉件;所述開口開設(shè)于所述屏蔽容器下部，或者底部，用于將所述屏蔽空間中填充的所述屏蔽顆粒排出；所述啟閉件設(shè)于所述開口，用于控制所述開口的啟閉。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施方式，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為能夠吸收Y射線的核輻射屏蔽材料。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施方式，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為鉛或鎢銅合金。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種核輻射屏蔽裝置，用于屏蔽一放射源設(shè)備，所述放射源設(shè)備放置于一設(shè)備平臺上，其中，所述核輻射屏蔽裝置包括屏蔽殼體以及多個屏蔽顆粒;所述屏蔽殼體包罩于所述放射源設(shè)備外，所述屏蔽容器、所述放射源設(shè)備與所述設(shè)備平臺之間形成屏蔽空間；所述多個屏蔽顆粒填充于所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間，而充滿所述屏蔽空間，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為核輻射屏蔽材料。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施方式，所述屏蔽容器包括開口以及啟閉件;所述開口開設(shè)于所述屏蔽容器下部，用于將所述屏蔽空間中填充的所述屏蔽顆粒排出；所述啟閉件設(shè)于所述開口，用于控制所述開口的啟閉。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施方式，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為能夠吸收Y射線的核輻射屏蔽材料。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施方式，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為鉛或鎢銅合金。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種核輻射屏蔽方法，用于在一放射源設(shè)備外部形成屏蔽，其中，所述屏蔽方法包括以下步驟:
[0018]設(shè)置屏蔽容器，設(shè)置一屏蔽容器，并將所述放射源設(shè)備設(shè)置于所述屏蔽容器內(nèi)，使所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間形成屏蔽空間；
[0019]設(shè)置屏蔽顆粒，利用核輻射屏蔽材料制造多個屏蔽顆粒，并根據(jù)所需的屏蔽效率， 確定所述屏蔽顆粒的半徑；以及
[0020]填充屏蔽顆粒，將多個所述屏蔽顆粒填充至所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間，而填滿所述屏蔽空間。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的其中一個實施方式，所述核輻射屏蔽方法還包括以下步驟:
[0022]設(shè)置開口，于所述屏蔽容器的下部或者底部開設(shè)至少一個開口；以及[〇〇23]設(shè)置啟閉件，于每個所述開口處設(shè)置一個啟閉件，以分別控制各所述開口的啟閉。
[0024]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置以及核輻射屏蔽方法的優(yōu)點和積極效果在于:
[0025]本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置，其屏蔽容器能夠根據(jù)所包罩的放射源設(shè)備的形狀靈活選擇對應(yīng)的形狀，從而縮小了屏蔽裝置的體積，也避免了材料的浪費。通過將多個屏蔽顆粒填充入屏蔽容器與放射源設(shè)備之間的屏蔽空間中，使得屏蔽空間中形成較為致密的屏蔽層，從而在縮小屏蔽裝置體積的基礎(chǔ)上，能夠保證較佳的屏蔽效果。
[0026]本發(fā)明提出的核輻射屏蔽方法，通過設(shè)置屏蔽容器，使得該屏蔽方法能夠?qū)θ我饨Y(jié)構(gòu)的放射源設(shè)備進行屏蔽。在屏蔽容器與放射源設(shè)備之間填充多個屏蔽顆粒而形成致密的屏蔽層，相比于例如鉛磚的屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽顆粒更加便于加工和運輸，且屏蔽顆?？梢赃x擇各種形狀，豐富了屏蔽顆粒的結(jié)構(gòu)選擇。【附圖說明】[〇〇27]通過結(jié)合附圖考慮以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的詳細(xì)說明，本發(fā)明的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見。附圖僅為本發(fā)明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中:
[0028]圖1是本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的屏蔽顆粒輻射吸收剖面原理圖；
[0029]圖2是本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的屏蔽顆粒的半徑與吸收厚度的關(guān)系示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的屏蔽顆粒的半徑與填充列數(shù)的關(guān)系示意圖；[0031 ]圖4是一種現(xiàn)有的低本底反康普頓HPGe y譜儀的剖視圖；
[0032]圖5是根據(jù)一示例性實施方式示出的核輻射屏蔽裝置的立體透視圖；
[0033]圖6是根據(jù)一示例性實施方式示出的核輻射屏蔽裝置的平面透視圖。[〇〇34] 其中，附圖標(biāo)記說明如下:[〇〇35]100.低本底反康普頓HPGe y譜儀；110.N型高純鍺探測器；120.環(huán)形探測器；130.堵頭探測器；141.鋼屏蔽結(jié)構(gòu)；142.鋼屏蔽結(jié)構(gòu)；143.鋼屏蔽結(jié)構(gòu)；144.鋼屏蔽結(jié)構(gòu)；150.鋼屏蔽環(huán)；161.鉛屏蔽結(jié)構(gòu)；162.鉛屏蔽結(jié)構(gòu)；200.屏蔽容器;210.上部;220.下部;301.第一顆粒;302.第二顆粒;303.第三顆粒;400.鉛塊?！揪唧w實施方式】
[0036]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0037]在對本發(fā)明的不同示例性實施方式的下面描述中，參照附圖進行，所述附圖形成本發(fā)明的一部分，并且其中以示例方式顯示了可實現(xiàn)本發(fā)明的多個方面的不同示例性結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和步驟。應(yīng)理解，可以使用部件、結(jié)構(gòu)、示例性裝置、系統(tǒng)和步驟的其他特定方案，并且可在不偏離本發(fā)明范圍的情況下進行結(jié)構(gòu)和功能性修改。而且，雖然本說明書中可使用術(shù)語“下部”、“之間”、等來描述本發(fā)明的不同示例性特征和元件，但是這些術(shù)語用于本文中僅出于方便，例如根據(jù)附圖中所述的示例的方向。本說明書中的任何內(nèi)容都不應(yīng)理解為需要結(jié)構(gòu)的特定三維方向才落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。[0〇38]核福射屏蔽裝置實施方式一
[0039]參閱圖1至圖3,圖1中代表性地示出了能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的核輻射屏蔽裝置的屏蔽顆粒輻射吸收剖面原理圖；圖2中代表性地示出了能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的核輻射屏蔽裝置的屏蔽顆粒的半徑與吸收厚度的關(guān)系示意圖；圖3中代表性地示出了能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的核輻射屏蔽裝置的屏蔽顆粒的半徑與填充列數(shù)的關(guān)系示意圖。在該示例性實施方式中，本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置是以屏蔽于正電子源系統(tǒng)為例進行說明的。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為將本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置應(yīng)用于對其他放射源設(shè)備進行屏蔽，而對下述的【具體實施方式】做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的原理的范圍內(nèi)。
[0040]上述正電子源系統(tǒng)具體可以例如為正電子束流的放射源22Na，放射源22Na衰變產(chǎn)生正電子，同時伴生出1.28MeV伽馬射線。伽馬射線是放射源的副產(chǎn)物，其劑量超過人體的安全范圍，對實驗人員生命威脅，此外，正電子譜學(xué)技術(shù)是通過探測正電子在材料中湮沒產(chǎn)生的伽馬射線來實現(xiàn)的，由于1.28MeV伽馬射線存在，被Y探測器探測到，會增加實驗結(jié)果的本底，嚴(yán)重實驗測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與精確性，因此，十分有必要對22Na放射產(chǎn)生的伽馬進行屏蔽。
[0041]如圖所示，表示上述正電子源系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其主要包括赫姆霍茲線圈、放射源管道和放射源固定裝置等不規(guī)則的形狀，而放射源處于這樣的異型結(jié)構(gòu)中，如采用現(xiàn)有例如鉛塊400的屏蔽結(jié)構(gòu)，則導(dǎo)致多個屏蔽材料的浪費，或無法達(dá)到良好的屏蔽效果。利用本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置，則可以以較少的材料實現(xiàn)較佳的屏蔽效果，具體參見以下描述。
[0042]如圖所示，在本實施方式中，本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置，可以用于屏蔽一放射源設(shè)備，例如本實施方式中的正電子源系統(tǒng)。其中，該核輻射屏蔽裝置主要包括屏蔽容器 200以及多個屏蔽顆粒。以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的各主要結(jié)構(gòu)進行詳細(xì)說明。[〇〇43]如圖所示，在本實施方式中，屏蔽容器200呈一圓柱筒型，或稱一圓桶型。具體而言，可以放射源設(shè)備的中心為屏蔽容器200的圓心，將所有的結(jié)構(gòu)用屏蔽容器200密封。該屏蔽容器200可大致分為環(huán)繞于正電子源系統(tǒng)外周的側(cè)板(截面呈例如圓形的封閉形狀)以及蓋設(shè)于側(cè)板上的頂板，屏蔽容器200與正電子源系統(tǒng)之間形成屏蔽空間。圓柱筒型的屏蔽容器200的內(nèi)壁到放射源設(shè)備的距離即是形成的屏蔽層的厚度，該厚度決定了吸收伽馬射線的強度，圓柱筒型的屏蔽容器200的尺寸可根據(jù)屏蔽要求設(shè)計調(diào)整，而加工該屏蔽容器200 與現(xiàn)有技術(shù)中對鉛的熔鑄加工更加簡單。[〇〇44]需要說明的是，由于正電子源系統(tǒng)通常設(shè)置在一系統(tǒng)平臺上，因此本實施方式中的屏蔽容器200采用以上描述的結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)屏蔽作用。同時可以引申至其他類似的設(shè)置在一設(shè)備平臺上的放射源設(shè)備。另外，屏蔽容器200可根據(jù)正電子源系統(tǒng)的外形采用對應(yīng)的形狀，并與正電子源系統(tǒng)之間形成屏蔽空間，從而節(jié)省屏蔽容器200及屏蔽顆粒的材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為將本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置應(yīng)用于對其他放射源設(shè)備進行屏蔽，而對上述屏蔽容器200的結(jié)構(gòu)做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的原理的范圍內(nèi)。例如，在本發(fā)明的另一示例性實施方式中，當(dāng)放射源設(shè)備獨立設(shè)置而不具有設(shè)備平臺時，可將屏蔽容器200設(shè)計為罐體的結(jié)構(gòu)，即具有側(cè)板、頂板以及底板，并將放射源設(shè)備設(shè)置于底板上。[〇〇45]在本實施方式中，多個屏蔽顆粒填充于屏蔽容器200與正電子源系統(tǒng)之間，而充滿上述屏蔽空間，且屏蔽顆粒的材質(zhì)優(yōu)選為為鉛或鎢銅合金。另外，屏蔽顆粒的形狀優(yōu)選為球體，也可以選擇立方體等規(guī)則形狀，亦可選擇其他不規(guī)則形狀，并不以此為限。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為將多個屏蔽顆粒填充并充滿于屏蔽空間內(nèi)，而對上述屏蔽顆粒的材質(zhì)、形狀、數(shù)量或尺寸做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的原理的范圍內(nèi)。例如，在本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的其他實施方式中，屏蔽顆粒的材質(zhì)可以選擇不限于鉛或鎢銅合金的其他能夠吸收Y射線的核輻射屏蔽材料，或者，根據(jù)放射源設(shè)備的輻射類型，還可以將屏蔽顆粒的材質(zhì)選擇為能夠吸收其他類型射線或輻射的核輻射屏蔽材料。
[0046]另外，當(dāng)屏蔽空間充滿屏蔽顆粒時，由于屏蔽顆粒之間存在空隙，所以存在一定的占空比，該占空比決定了核輻射屏蔽裝置的輻射吸收效率，因此屏蔽顆粒的尺寸大小與屏蔽的效果密切相關(guān)。對于屏蔽顆粒的尺寸選擇，將在下述的實施方式中具體說明，在此不予贅述。
[0047]在此應(yīng)注意，附圖中示出而且在本說明書中描述的核輻射屏蔽裝置僅僅是能夠采用本發(fā)明原理的許多種核輻射屏蔽裝置中的一個示例。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，本發(fā)明的原理絕非僅限于附圖中示出或本說明書中描述的核輻射屏蔽裝置的任何細(xì)節(jié)或核輻射屏蔽裝置的任何部件。[〇〇48]舉例來說，并非為了符合本發(fā)明的原理，在本實施方式中，屏蔽容器200包括至少一個開口以及可啟閉地封閉上述開口的啟閉件(圖未示出)，其中，開口開設(shè)于屏蔽容器200 下部，或者底部(屏蔽容器200具有底板時)，用于將屏蔽空間中填充的屏蔽顆粒排出。啟閉件設(shè)于開口，用于控制開口的啟閉。當(dāng)正電子源系統(tǒng)需要搬移或者對內(nèi)部進行檢修時，可以十分便捷將屏蔽顆粒排出并進行搬移或檢修操作，減少額外的操作負(fù)擔(dān)。
[0049]然而，并非在本發(fā)明的每一個實施方式中，都必須設(shè)置上述開口和啟閉件。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，為將屏蔽顆粒由屏蔽空間排出，而對上述開口或啟閉件的結(jié)構(gòu)或屏蔽容器200的結(jié)構(gòu)做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的原理的范圍內(nèi)。例如，在本發(fā)明的提出的核輻射屏蔽裝置的其他實施方式中，以類似于本實施方式的屏蔽容器200的結(jié)構(gòu)為例，可將屏蔽容器200的頂板設(shè)計為可啟閉地設(shè)置在側(cè)板上的結(jié)構(gòu)，而通過打開頂板即可實現(xiàn)將屏蔽空間內(nèi)的屏蔽顆粒取出的目的。
[0050]另外，由于部分放射源設(shè)備具有與其他設(shè)備連接的管線結(jié)構(gòu)，可根據(jù)其分布情況對應(yīng)地在屏蔽容器200上開設(shè)供這些管線結(jié)構(gòu)穿過的通孔或管道。由于上述管線結(jié)構(gòu)通常具有屏蔽特性，因此不會破壞核輻射屏蔽裝置的屏蔽效果。
[0051]綜上所述，本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置，其屏蔽容器200能夠根據(jù)所包罩的放射源設(shè)備的形狀靈活選擇對應(yīng)的形狀，從而縮小了屏蔽裝置的體積，也避免了材料的浪費。通過將多個屏蔽顆粒填充入屏蔽容器200與放射源設(shè)備之間的屏蔽空間中，使得屏蔽空間中形成較為致密的屏蔽層，從而在縮小屏蔽裝置體積的基礎(chǔ)上，能夠保證較佳的屏蔽效果。 [〇〇52]核輻射屏蔽裝置實施方式二[〇〇53] 參考圖4至圖6,圖4中代表性地示出了一種現(xiàn)有的低本底反康普頓HPGe y譜儀100 的剖視圖；圖5代表性地示出了能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的核輻射屏蔽裝置的立體透視圖；圖 6代表性地示出了能夠體現(xiàn)本發(fā)明的原理的核輻射屏蔽裝置的平面透視圖。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置的另一示例性實施方式進行詳細(xì)說明。
[0054]如圖4至圖6所示，低本底反康普頓HPGe y譜儀100在核環(huán)境監(jiān)測、放射性生物學(xué)和核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，多數(shù)情況下測量樣品的比活度低于40Bq/kg，這一數(shù)值與周圍環(huán)境土壤中微量天然放射性核素的比活度為同一數(shù)量級。這種情況下，需要降低系統(tǒng)的本底，包括來自宇宙射線和環(huán)境本底和康普頓效應(yīng)帶來的本底，低本底反康普頓HPGe y譜儀100就是用于解決這一問題。低本底反康普頓HPGe Y譜儀1〇〇由N型高純鍺探測器110(主探測器)、 環(huán)形探測器120、堵頭探測器130、譜學(xué)電子學(xué)系統(tǒng)、復(fù)合屏蔽室等部分組成。如圖所示，其工作原理為，堵頭探測器130與主探測器構(gòu)成符合或反符合工作方式，降低康普頓效應(yīng)帶來的本底，主探測器再加上環(huán)形反符合，則構(gòu)成阱型反符合工作方式，進一步壓低本底和抑制康普頓散射?，F(xiàn)有低本底反康普頓HPGe Y譜儀100的屏蔽層一般是由鋼-鉛-鋼構(gòu)成的復(fù)合屏蔽室，具體而言，上述復(fù)合屏蔽室結(jié)構(gòu)大致包括多個鋼屏蔽結(jié)構(gòu)141，142，143，144和多個鉛屏蔽結(jié)構(gòu)161，162以及例如鋼屏蔽環(huán)150的其他屏蔽結(jié)構(gòu)，用于屏蔽宇宙線和周圍環(huán)境的天然輻射。對應(yīng)于上述復(fù)合屏蔽室的結(jié)構(gòu)，加工一個和該復(fù)合屏蔽室結(jié)構(gòu)一致的具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的屏蔽容器200,然后使用屏蔽顆粒(包括例如鉛顆粒和鋼顆粒)填充滿屏蔽容器200與低本底反康普頓HPGey譜儀100之間的屏蔽空間，即形成一個復(fù)合屏蔽裝置，操作簡單易行。 其中，如圖4所示，由于該低本底反康普頓HPGe Y譜儀100具有環(huán)形探測器120、主探測器以及堵頭探測器130,環(huán)形探測器120中部形成有通道，以供主探測器由其底部伸入通道，且堵頭探測器130堵塞于通道的上端開口處，并向下伸入通道?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，對應(yīng)地調(diào)整核輻射屏蔽裝置的屏蔽容器200,而可以設(shè)計為具有上下兩部分的結(jié)構(gòu)的復(fù)合容器，分別包括上部210和下部220。[〇〇55]核輻射屏蔽方法實施方式
[0056]以下結(jié)合圖1至圖3,對本發(fā)明提出的核輻射屏蔽方法的一示例性實施方式進行詳細(xì)說明。
[0057]在本實施方式中，本發(fā)明提出的核輻射屏蔽方法可以用于在一放射源設(shè)備外部形成屏蔽，該核輻射屏蔽方法主要包括以下步驟:[〇〇58]設(shè)置屏蔽容器200，設(shè)置一屏蔽容器200，并將放射源設(shè)備設(shè)置于屏蔽容器200內(nèi)， 使屏蔽容器200與放射源設(shè)備之間形成屏蔽空間；
[0059]設(shè)置屏蔽顆粒，利用核輻射屏蔽材料制造多個屏蔽顆粒，并根據(jù)所需的屏蔽效率， 確定屏蔽顆粒的半徑；
[0060]填充屏蔽顆粒，將多個屏蔽顆粒填充至屏蔽容器200與放射源設(shè)備之間，而填滿屏蔽空間。
[0061]其中，在設(shè)置屏蔽顆粒的步驟中，原則上屏蔽顆粒的體積越小，屏蔽輻射的效果越好，但加工難度也隨之增大，且多個屏蔽顆粒填充入屏蔽空間后的流動性也隨之變差，因此在實際加工過程中應(yīng)權(quán)衡使用條件做出合理選擇。
[0062]其中，圖1中的各1〇為輻射射線未經(jīng)過現(xiàn)有屏蔽體(鉛塊400)或屏蔽顆粒時的初始輻射劑量，I為輻射射線經(jīng)過現(xiàn)有屏蔽體(鉛塊400)吸收后的輻射劑量，各Imin為輻射射線經(jīng)過不同直徑或排列方式的屏蔽顆粒吸收后的最小輻射劑量，各Imax為輻射射線經(jīng)過不同直徑或排列方式的屏蔽顆粒吸收后的最大輻射劑量。輻射射線在屏蔽體內(nèi)的劑量減弱規(guī)律為 l = lQerM，其中y為射線的線性減弱系數(shù)，其值與射線種類，射線能量和屏蔽體物質(zhì)構(gòu)成有關(guān)，x為射線在屏蔽體內(nèi)穿過的距離(吸收厚度)，l-e-M即是屏蔽效率?；谏鲜鍪聦嵎绞?， 當(dāng)采用例如鉛作為單一物質(zhì)吸收特定能量的射線，y是固定值，因此，其x越大屏蔽效果越好。
[0063]以方形屏蔽體比較進行說明，厚度均為L的屏蔽體由均勻鉛塊400和半徑為R的球形鉛顆粒填充，由鉛塊400填充的屏蔽體其對輻射的吸收厚度為L，由球形鉛顆粒填充的屏蔽體其對輻射的吸收厚度不統(tǒng)一，與填充的鉛顆粒數(shù)量和半徑R有關(guān)。假定L=100mm，若填充的鉛顆粒為圖中緊湊型排布，列數(shù)n為整數(shù)，則R與n之間的關(guān)系見圖3曲線，x與n的關(guān)系為:x = (n-l)R?3^5]^此時n為奇數(shù)，或x = nR?3^5]^此時n為偶數(shù)。因此，對于鉛顆粒(即屏蔽顆粒)，其吸收厚度不固定，存在一個范圍，其平均吸收厚度可參見圖2。將上述計算公式應(yīng)用于圖1的鉛塊400和三種不同半徑的屏蔽顆粒(第一顆粒301，第二顆粒302和第三顆粒303)中，可以計算出鉛塊400的吸收厚度為L(鉛塊400)，第一顆粒301的吸收厚度范圍為 2R?2X3Q'5R，第二顆粒302的吸收厚度范圍為4R?4X3Q'5R，第三顆粒303的吸收厚度范圍為4R?SXSMR，其中R的取值分別為由上至下各屏蔽顆粒的半徑。因此，可以看出，根據(jù)所需的屏蔽效率而確定屏蔽顆粒的半徑，可以優(yōu)選采用上述公式進行計算對比。并且，在選用尺寸不大于現(xiàn)有鉛塊400厚度的屏蔽顆粒時，通過對屏蔽顆粒半徑的設(shè)計，能夠得到大于現(xiàn)有鉛塊400的屏蔽厚度，從而通過上述方法提高核輻射屏蔽裝置的屏蔽效果。
[0064]在此應(yīng)注意，在本說明書中描述的核輻射屏蔽方法僅僅是能夠采用本發(fā)明原理的許多種核輻射屏蔽方法中的一個示例。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，本發(fā)明的原理絕非僅限于附圖中示出或本說明書中描述的核輻射屏蔽方法的任何細(xì)節(jié)或核輻射屏蔽方法的任何部件。
[0065]舉例來說，并非為了符合本發(fā)明的原理，在本實施方式中，本發(fā)明提出的核輻射屏蔽方法還包括以下步驟:[〇〇66]設(shè)置開口，于屏蔽容器200的下部或者底部開設(shè)至少一個開口；
[0067]設(shè)置啟閉件，于每個開口處設(shè)置一個啟閉件，以分別控制各開口的啟閉。
[0068]其中，上述設(shè)置開口和設(shè)置啟閉件的步驟主要用于實現(xiàn)屏蔽顆粒的排出，基于上述關(guān)于核輻射屏蔽裝置的實施方式的說明，以上步驟亦可由其他步驟替換或刪除，在此不予贅述。[〇〇69]綜上所述，本發(fā)明提出的核輻射屏蔽方法，通過設(shè)置屏蔽容器200,使得該屏蔽方法能夠?qū)θ我饨Y(jié)構(gòu)的放射源設(shè)備進行屏蔽。在屏蔽容器200與放射源設(shè)備之間填充多個屏蔽顆粒而形成致密的屏蔽層，相比于例如鉛塊400的屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽顆粒更加便于加工和運輸，且屏蔽顆?？梢赃x擇各種形狀，豐富了屏蔽顆粒的結(jié)構(gòu)選擇。
[0070]以上詳細(xì)地描述和/或圖示了本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置以及核輻射屏蔽方法的示例性實施方式。但本發(fā)明的實施方式不限于這里所描述的特定實施方式，相反，每個實施方式的組成部分和/或步驟可與這里所描述的其它組成部分和/或步驟獨立和分開使用。 一個實施方式的每個組成部分和/或每個步驟也可與其它實施方式的其它組成部分和/或步驟結(jié)合使用。在介紹這里所描述和/或圖示的要素/組成部分/等時，用語“一個”、“一”和 “上述”等用以表示存在一個或多個要素/組成部分/等。術(shù)語“包含”、“包括”和“具有”用以表示開放式的包括在內(nèi)的意思并且是指除了列出的要素/組成部分/等之外還可存在另外的要素/組成部分/等。
[0071]雖然已根據(jù)不同的特定實施例對本發(fā)明提出的核輻射屏蔽裝置以及核輻射屏蔽方法進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到可在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)對本發(fā)明的實施進行改動。
【主權(quán)項】
1.一種核輻射屏蔽裝置，用于屏蔽一放射源設(shè)備，其特征在于，所述核輻射屏蔽裝置包 括:屏蔽容器，包罩于所述放射源設(shè)備外，所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間形成屏蔽 空間；以及多個屏蔽顆粒，填充于所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間，而充滿所述屏蔽空間，所 述屏蔽顆粒的材質(zhì)為核輻射屏蔽材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核輻射屏蔽裝置，其特征在于，所述屏蔽容器包括:開口，開設(shè)于所述屏蔽容器下部，或者底部，用于將所述屏蔽空間中填充的所述屏蔽顆 粒排出；以及啟閉件，設(shè)于所述開口，用于控制所述開口的啟閉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核輻射屏蔽裝置，其特征在于，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為能夠吸 收y射線的核輻射屏蔽材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核輻射屏蔽裝置，其特征在于，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為鉛或鎢銅合金。5.—種核輻射屏蔽裝置，用于屏蔽一放射源設(shè)備，所述放射源設(shè)備放置于一設(shè)備平臺 上，其特征在于，所述核輻射屏蔽裝置包括:屏蔽殼體，包罩于所述放射源設(shè)備外，所述屏蔽容器、所述放射源設(shè)備與所述設(shè)備平臺 之間形成屏蔽空間；以及多個屏蔽顆粒，填充于所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間，而充滿所述屏蔽空間，所 述屏蔽顆粒的材質(zhì)為核輻射屏蔽材料。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的核輻射屏蔽裝置，其特征在于，所述屏蔽容器包括:開口，開設(shè)于所述屏蔽容器下部，用于將所述屏蔽空間中填充的所述屏蔽顆粒排出；以 及啟閉件，設(shè)于所述開口，用于控制所述開口的啟閉。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的核輻射屏蔽裝置，其特征在于，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為能夠吸 收y射線的核輻射屏蔽材料。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的核輻射屏蔽裝置，其特征在于，所述屏蔽顆粒的材質(zhì)為鉛或鎢銅合金。9.一種核輻射屏蔽方法，用于在一放射源設(shè)備外部形成屏蔽，其特征在于，所述屏蔽方 法包括以下步驟:設(shè)置屏蔽容器，設(shè)置一屏蔽容器，并將所述放射源設(shè)備設(shè)置于所述屏蔽容器內(nèi)，使所述 屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間形成屏蔽空間；設(shè)置屏蔽顆粒，利用核輻射屏蔽材料制造多個屏蔽顆粒，并根據(jù)所需的屏蔽效率，確定 所述屏蔽顆粒的半徑；以及填充屏蔽顆粒，將多個所述屏蔽顆粒填充至所述屏蔽容器與所述放射源設(shè)備之間，而 填滿所述屏蔽空間。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的核輻射屏蔽方法，其特征在于，所述核輻射屏蔽方法還包括 以下步驟:設(shè)置開口，于所述屏蔽容器的下部或者底部開設(shè)開口；以及設(shè)置啟閉件，于所述開口設(shè)置啟閉件，以控制所述開口的啟閉。
【文檔編號】G21F3/00GK105976882SQ201610374483
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】況鵬, 曹興忠, 張鵬, 王寶義, 靳碩學(xué), 章志明, 于潤升, 魏龍
【申請人】中國科學(xué)院高能物理研究所