一種核輻射屏蔽材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開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上，根據(jù)優(yōu)化設計方法所計算出的各組分含量，通過多次復合材料的制備，針對研究的屏蔽復合材料的特點，確定具體的制備流程，按照時間的先后順序可分為四個階段：材料準備、固化前處理、材料固化、脫模。能夠滿足屏蔽不同能量、不同通量中子-混合場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。
【專利說明】一種核輻射屏蔽材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于核輻射屏蔽材料【技術領域】，涉及一種核輻射屏蔽材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]國際國內(nèi)核科學與技術事業(yè)的發(fā)展給人類帶來了巨大的利益，但隨之也對人類及其賴以生存的環(huán)境帶來直接或間接的輻射危害。輻射防護在如何減少甚至消除這樣的危害進而促進核科學與技術事業(yè)的發(fā)展起著至關重要的作用。屏蔽防護作為最徹底的防護措施無疑擔當著重要的角色，而核輻射屏蔽材料則是實施輻射屏蔽的最重要物資保障，因此，研制、開發(fā)出高性能的核福射屏蔽材料對福射防護的成功實施意義重大。
[0003]高性能核輻射屏蔽材料可廣泛應用于核科學技術事業(yè)的諸多方面。作為特種結構材料，對核電站、水下與水面核動力裝置、高能粒子加速器、航天器、核醫(yī)學診斷與治療設備、特種輻射測量裝置的減重、緊湊化和延壽等將發(fā)揮著重要作用。
[0004]國內(nèi)外學者對核輻射屏蔽材料進行了大量研究，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，其材料配比通過枚舉方法得到，這導致每種材料效用沒有發(fā)揮到極致，同時加工周期長，需要進行大量試驗考核和相應試驗考核材料樣品，這會大量耗費人力和原材料資源，包括一些稀土資源。故而，會造成嚴重的人力與原材料資源的浪費。
[0005] 表1多種設計材料樣本與參考材料主要性能比較
[0006]
【權利要求】
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、固化劑及增強相粒子: 環(huán)氧樹脂: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、增強相材料基礎上，根據(jù)中子、Y射線與物質(zhì)相互作用基本原理，采用遺傳算法結合MCNP軟件建立不同中子- Y混合場下的屏蔽材料組分優(yōu)化模型，對屏蔽材料各組分含量進行優(yōu)化計算，根據(jù)計算的組分結果進行材料樣品制造: 將環(huán)氧樹脂熔化后稱量，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，充分攪拌均勻；將增強相顆粒: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個小時；然后升溫至后固化溫度120-140°C,進行后固化1-2小時。 5)脫模:固化完畢后，脫模處理，得到輻射屏蔽材料。
2.如權利要求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合MCNP軟件模型優(yōu)化計算的酸酐復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Y和裂變譜的初級Y射線。
3.如權利要求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】C08L63/00GK103937160SQ201410136188
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權日: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 申請人:西安交通大學