用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术的实施例中提出一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料，该屏蔽材料由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料和外加剂组成，其中细骨料由硼玻璃粉和重晶石砂组成，粗骨料由铅石和重晶石组成；硼玻璃粉中的硼元素含量占屏蔽材料总重量的0.5％～1％；重晶石砂和重晶石中的硫酸钡含量占屏蔽材料总重量的71％～75％；其他含量为水、胶凝材料和外加剂，所有成分的含量总和为屏蔽材料总重量的100％。本发明专利技术的实施例中还提出了一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种屏蔽材料，尤其涉及一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料；本专利技术还涉及一种屏蔽材料的制备方法，尤其涉及一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料的制备方法。
技术介绍
用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料是一种能够有效防护对人体有害射线辐射的新型材料。用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料的研制和应用是随着原子能工业和核技术的发展应用而发展起来的。近些年来，核技术不仅用于国防建设，而且已大量渗透到工业、农业、医疗等各个领域，如核能发电、同位素在工业上的应用、医疗检测及药物制造、核废料的封固等。在生产应用过程中，如何防止核辐射产生的各种射线对人体的伤害，已经是核技术利用中一个不可忽视的问题。放射性射线主要包括X射线、α射线、β射线、γ射线、中子射线及质子射线等。它们的穿透能力是不同的。α、β粒子和质子具有电荷，当它们和防护物质的原子电场相互作用时，其能量降低，甚至厚度很小的防护材料也能完全挡住它们。因此用于屏蔽放射性射线的混凝土主要屏蔽的是X射线、γ射线和中子射线。X射线是一种波长极短，能量很大的电磁波，X射线的波长比可见光的波长更短(约在0.001～100纳米，医学上应用的X射线波长约在0.001～0.1纳米之间)，它的光子能量比可见光的光子能量大几万至几十万倍。X射线因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，利用差别吸收这种性质可以把密度不同的物质区分开来。γ射线是一种高能量高频率的电磁波，具有极大的穿透能力。当它穿过防护物质，可以被逐渐吸收，但只有防护材料超过某一厚度时，才能完全被吸收。中子是原子核中不具有电荷的粒子，中子射线即是这些不具电荷的中子构成的中子流。按能量的大小和运动的速度，中子射线又分为慢速中子、中速中子、快速中子，原子核只能俘获吸收慢中子，快中子只有通过与原子核碰撞才能减速，但某些物质的原子核和中子碰撞时会产生第二次γ射线。中速中子通过轻元素原子核可以减速到被俘获要求的能量。原子反应堆和加速器产生的放射线射线主要集中在γ射线和中子射线，即使产生了X射线也是少量的且能量较低，用于屏蔽放射性的屏蔽材料能够容易的实现对X射线的屏蔽。因此，原子反应堆和加速器的防护问题主要归结为防护γ射线和中子射线的问题。对于γ射线，物质的密度愈大，防护性能愈好。几乎所有的材料对γ射线都具有一定的防护能力，但是采用密度小的轻质材料时，则要求防护结构的厚度很大，这样增加了建筑面积和容积。采用铅、锌、钢铁等比重大的材料防护γ射线效果很高，防护结构可以做的较薄， 但这些材料价格昂贵。对于快速中子和中速中子射线，不但需要重元素而且需要充分多的轻元素，最好含有较多的水，因为水中含有最轻元素氢，在这方面水具有优良的防护效果；对于慢速中子射线，则需要考虑含有吸收或屏蔽慢速中子的材料。普通混凝土是低廉而满意的用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料，但是其密度不大，结合水不多。因此，采用普通混凝土结构时的厚度需要增加。对防辐射混凝土不但要求容重高含结合水多，而且要求混凝土具有良好的均质性。混凝土结构在施工和使用期中的收缩应最小，不允许存在空洞、裂纹等缺陷。除此之外，还要求混凝土具有一定的结构强度和耐火性。因此，针对现有技术的缺陷，有必要提出一种由轻元素和重元素有适当组成的、具有良好的力学性能、防水性能和施工性能的用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料。含轻、重元素的材料可以是分层布置，也可以是均匀的混合物。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的实施例中提出一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料，该屏蔽材料由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料和外加剂组成，其中细骨料由硼玻璃粉和重晶石砂组成，粗骨料由铅石和重晶石组成；硼玻璃粉中的硼元素含量占屏蔽材料总重量的0.5％～1％；重晶石砂和重晶石中的硫酸钡含量占屏蔽材料总重量的71％～75％；其他含量为水、胶凝材料和外加剂，所有成分的含量总和为屏蔽材料总重量的100％。作为一种优选地，胶凝材料为P.II 52.5型硅酸盐水泥，外加剂为减水剂、早强剂、缓凝剂、泵送剂、膨胀剂中的一种或多种，所述屏蔽材料的密度为3.46～3.55g/cm3。进一步地，外加剂选用聚羧酸系减水剂。该实施例中的屏蔽材料适用于中子捕获治疗的包含中子和伽马射线的辐射源。本专利技术的实施例的一方面提出了一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：由重晶石矿石经破碎、筛分而得粒径小于4.75mm且不小于75μm的用于细骨料的重晶石砂；由重晶石矿石经破碎、筛分而得粒径不小于4.75mm的用于粗骨料的重晶石；将硼玻璃经破碎、筛分而得粒径小于4.75mm且不小于75μm的用于细骨料的硼玻璃粉；将铅石经破碎、筛分而得粒径大于等于5mm且小于等于10mm的用于粗骨料的铅石；将水泥、粗骨料和细骨料投入容器内形成部分混合料；将水和外加剂容器内，与部分混合料一起预搅拌预设时间t，其中30s≤t≤60s；搅拌机搅拌出料。本专利技术的实施例的另一方面提出了另一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：由重晶石矿石经破碎、筛分而得粒径小于4.75mm且不小于75μm的用于细骨料的重晶石砂；由重晶石矿石经破碎、筛分而得粒径不小于4.75mm的用于粗骨料的重晶石；将硼玻璃经破碎、筛分而得粒径小于4.75mm且不小于75μm的用于细骨料的硼玻璃粉；将水泥、粗骨料和细骨料投入容器内形成部分混合料；将水和外加剂容器内，与部分混合料一起预搅拌预设时间t，其中30s≤t≤60s；搅拌机搅拌出料。本专利技术实施例的有益效果在于：1、很好的屏蔽中子和伽马射线(光子)的性能；2、成本低廉；3、厚度适中。附图说明图1是本专利技术实施例中使用的从中子捕获治疗的射束出口出来的放射源中的中子和伽马射线的能谱。图2是本专利技术实施例一至三与对比例于不同厚度下的中子屏蔽效果。图3是本专利技术实施例一至三与对比例于不同厚度下的伽马射线屏蔽效果。具体实施方式下面我们结合具体的实施例来对本专利技术的用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料做进一步地详细阐述，以求更为清楚明了地理解其组成和作用，但不能以此来限制本专利技术的保护范围。以下实施例采用中子捕获治疗的包含中子和伽马射线的放射源，从而以突出本专利技术的用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料的以下实施例的屏蔽中子和伽马射线的效果。具体请参照图1，其显示出从中子捕获治疗的射束出口出来的放射源中的中子和伽马射线的能谱，考虑距射束出口4.5米外的中子和伽马射线强度，大多数中子落在超热中子能区(0.5～10eV)，而伽马射线能量分布较均匀于0.1～10MeV范围。本专利技术的实施例仅以此放射源来举例，并不以此限制放射源的种类，本领域技术人员熟知的，根据本专利技术的实施例的教导和启示，本专利技术实施例中的用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料也可用于其他包含中子和伽马射线的具有不同能谱的放射源。以下实施例中的屏蔽材料由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料和外加剂组成，其中细骨料由硼玻璃粉和重晶石砂组成，粗骨料由铅石和重晶石组成；硼玻璃粉中的硼元素含量占屏蔽材料总重量的0.5％～1％；重晶石砂和重晶石中的硫酸钡含量占屏蔽材料总重量的71％～75本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料，其特征在于：所述屏蔽材料由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料和外加剂组成，其中细骨料由硼玻璃粉和重晶石砂组成，粗骨料由重晶石组成；硼玻璃粉中的硼元素含量占屏蔽材料总重量的0.5％～1％；重晶石砂和重晶石中的硫酸钡含量占屏蔽材料总重量的71％～75％；其他含量为水、胶凝材料和外加剂，所有成分的含量总和为屏蔽材料总重量的100％。

【技术特征摘要】
2015.06.19 CN 20151034709971.一种用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料，其特征在于：所述屏蔽材料由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料和外加剂组成，其中细骨料由硼玻璃粉和重晶石砂组成，粗骨料由重晶石组成；硼玻璃粉中的硼元素含量占屏蔽材料总重量的0.5％～1％；重晶石砂和重晶石中的硫酸钡含量占屏蔽材料总重量的71％～75％；其他含量为水、胶凝材料和外加剂，所有成分的含量总和为屏蔽材料总重量的100％。2.根据权利要求1所述的用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料，其特征在于：胶凝材料为P.II52.5型硅酸盐水泥，外加剂为减水剂、早强剂、缓凝剂、泵送剂、膨胀剂中的一种或多种，所述屏蔽材料的密度为3.46～3.55g/cm3。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏娟，陈韦霖，刘渊豪，
申请(专利权)人：南京中硼联康医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32