一种用于爆炸物检测的移动式dt中子辐射屏蔽装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于电离辐射的防护领域。更具体地，本发明涉及伴随粒子法可移动式爆炸物检测设备中的DT中子辐射屏蔽。
【背景技术】
[0002]快速、准确、实时、非侵入式检测行李包裹中的爆炸物，已成为当今国际社会反恐活动的重要议题。基于X射线或者γ射线的检测系统，只能提供被检测物品的密度和形状，不能提供被检测物品的化学组成信息；而基于快中子的伴随α粒子检测技术，则具有一定优势。其利用14 MeV的DT中子与被检测物品中的C、N、O等元素发生非弹性散射产生的特征γ射线，由此分析被检测物品的C、N、O含量，从而确定是否为爆炸物(中国专利CN 1087426Α)。伴随α粒子检测技术可有效降低检测过程中14MeV中子与被检测物品周围环境中产生的强γ辐射本底。D-T中子及伴生的γ射线对人员造成电离辐射，同时透射中子作用于检测设备的γ射线探测器上，成为测量本底的重要来源。在通常的安检产品中，安检所使用的放射性源一般为铅或者铅合金屏蔽体，但铅的中子防护能力较弱，而且铅一般比较薄。在CN 1087426Α中，其作为实验室样机，对辐射屏蔽方面没有考虑。无论是工业用还是实验室用的中子源，一般为同位素中子源，其发射率一般不大，且能量相对较低，一般采用含硼石蜡的柱形筒进行屏蔽储存，使用中从源窝中使用机械装置取出，使用过程中一般远程控制。在爆炸物检测中，一般在公共场所，固定的工作人员离装置较近，且有大量的公众流动人员，因此为确保工作人员的职业性照射不超过20mSv/年的当量剂量，公众人员则不超过公众人员的ImSv/年，并减少本底干扰提高检测的准确性和精确度，且节省空间以利于检测系统的安装、转移和维护，需要一套紧凑型的中子屏蔽系统来对检测用的中子和伴生的γ射线进行了屏蔽。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置。
[0004]本发明是通过如下技术方案来实现的:
[0005]一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，该装置包括主屏蔽体和屏蔽墙，主屏蔽体包括生物剂量当量的屏蔽体和探测器。
[0006]所述的主屏蔽的内外屏蔽材料成份分别为铁和含硼聚乙烯，其厚度分别为20cm和 15cm。
[0007]主屏蔽体的铁和含硼聚乙烯材料结构采用模块式结构。
[0008]所述的主屏蔽体内设有电缆通道，且电缆通道采用上斜式设计。
[0009]主屏蔽体内的探测器发射出来的中子出射采用方形锥角开口。
[0010]屏蔽墙为楔形结构的模块，材料采用含硼石蜡。
[0011 ] 探测器布置位置为主屏蔽体方形锥角开口的外侧。
[0012]根据本发明的一个方面，DT中子源在工作状态产生14MeV中子的生物剂量当量的屏蔽。屏蔽体内靠近中子源被高原子序数的铁材料减速，减速的中子在低原子序数的中子吸收材料含硼聚乙烯中进一步减速并被吸收。中子屏蔽材料在空间4 31方向上(样品辐照孔道方向采用与主装置由一定距离的屏蔽墙来屏蔽)进行屏蔽。为便于安装和避免中子从电缆孔道中泄漏，屏蔽材料材料模块式设计，电缆孔道采用上斜式设计。
[0013]根据本发明的另一方面，移动式DT中子辐射屏蔽装置包括用于探测经DT中子诱发样品产生的特征γ射线的探测器。在屏蔽装置的中子出口方向按照锥形的方式布置NaI(Tl)阵列探测器，为增加探测器接受样品特征Y射线的立体角，探测器要尽可能接近样品。
[0014]本发明的有益效果:采用本发明屏蔽装置可有效减少工作人员和公众的电离辐射剂量和阵列探测器的高能中子本体，使探测器对人体的伤害更小。
【附图说明】
[0015]图1显示了爆炸物检测仪的实例。
[0016]图2更详细地显示了 14MeV的DT中子源屏蔽体和阵列γ探测器及安装布置的实例。
[0017]图3显示了移动式DT中子辐射屏蔽装置的材料和结构实例。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0019]实施例一
[0020]如图1所示，图1显示了炸物检测仪的实例，伴随α粒子法爆炸物检测仪包括:自带阵列α粒子探测器的DT中子管一 111，DT中子管产生的DT中子用于诱发被检测物中C、N、O、S、Cl等元素的特征γ射线，阵列α粒子探测器用于探测器与DT中子同时产生的α粒子信号，其阵列特性用来对被检测物进行空间分辨；可移动的组合屏蔽体一 222，用来进行生物剂量的辐射屏蔽和DT中子的发射角准直，避免电离辐射造成人员的辐射损伤和NaI (Tl)探测器被DT中子直接照射产生大量的电信号噪声；当被检测的行李箱333，在传输装置444上，被输送带输送到DT中子射线束流的立体角内时，D-T中子管启动，开始进行检测。屏蔽墙666用于屏蔽检测过程中从屏蔽体锥角内出射并与被检测物作用后泄漏的中子。
[0021]实施例二
[0022]图2显示了 14MeV的D-T中子源屏蔽体和阵列γ探测器及安装布置的实例。伴随α粒子探测器的DT中子管二 7内为加速的氘、氚混合粒子束流4，轰击到靶5上形成自成氚靶，氘粒子和氚靶相互作用发生T(d，n)4He同时产生中子和α粒子。中子和α粒子在时间和空间上一一对应，中子通过辐照孔道13作用在被检测样品12上，产生特征γ射线被阵列γ探测器探测到送入测量和控制单元14。与中子对应的α粒子则被α粒子探测器探测到，通过中子管控制和测量信号输出口 6，利用中子管控制和测量电缆3从屏蔽体内的电缆通道2中送入控制盒测量单元14。为尽可能减低生物的辐射剂量当量，根据中子管二 7的外形尺寸，用高原子序数材料铁8完整地将中子管包裹，最大可能降低中子能量，且降低屏蔽体的质量和体积。铁材料外层采用中子慢化和吸收材料含硼聚乙烯9，用来慢化从铁材料泄漏出来的中子，并将其吸收，同时可以部分屏蔽中子与铁和氢作用产生的γ射线。支撑钢架I将屏蔽模块进行约束和紧固，并在支撑钢架下安装四个承重万向轮10，在将屏蔽体与检测装置的其它部分进行装配时便于移动。与主屏蔽体配套的为屏蔽墙，该屏蔽墙的尺寸与主屏蔽体的内的中子出射锥角开口相关，且有一定的冗余，主要屏蔽从锥角出射的中子，外部为不锈钢包壳15，内部填充的为含硼石蜡16。
[0023]实施例三
[0024]图3显示了移动式DT中子辐射屏蔽装置的材料和结构实例。伴随α粒子的DT中子管三21位于高原子序数的中子慢化材料铁屏蔽体二 222中，为便于快速精确确定DT中子管在装置中预先设定的位置上，铁屏蔽材料在与支撑中子管的那个模块上设置尺寸与中子管底部相同的凹槽23，刚好嵌入中子管，中子管侧面和顶部的屏蔽材料铁也按照中子管的外形尺寸进行相同的设计，保证在确定的空间内最大化利用铁材料的中子慢化能力，由于铁的密度较大，因此在设计中，将其进行模块化设计，每块的质量不超过25kg，有利于安装和拆卸。慢化后的中子在外层24利用含硼聚乙烯(碳化硼含量30% wt)进行慢化并吸收，该层屏蔽体不仅可以吸收中子，而且对γ射线也具有一并的屏蔽能力，可以避免再在外面使用铅来进行γ射线的屏蔽。在DT中子管中子出射口与被检测物的中间屏蔽体上根据所检测物体的尺寸，设计一铁锥形一 25和含硼聚乙烯锥形二 26开口，作为出射中子通道，一锥形开口的立体角与探测器的布置和中子管内伴随α粒子探测器的尺寸相关。从开口出射的中子与被检测物相互作用后，为防止剩余的中子对人员造成电离辐射，用屏蔽墙27进行屏蔽。由于屏蔽墙质量约300kg，在运输、装卸车，较远平移过程中较困难，因此将内部的屏蔽材料设计成模块式结构，而且为防止中子从模块间的空隙泄漏，采用楔形设计，凸型的屏蔽模块一 28和凹型的模块二 29组成一体，重复屏蔽模块一 28和屏蔽模块二 29将屏蔽墙填充满，位于支撑钢架30上，这样可以有效对从锥角出射的中子进行屏蔽。
[0025]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，其特征在于，该装置包括主屏蔽体和屏蔽墙，主屏蔽体包括生物剂量当量的屏蔽体和探测器。
2.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，其特征在于，所述的主屏蔽的内外屏蔽材料成份分别为铁和含硼聚乙烯，其厚度分别为20cm和15cm0
3.根据权利要求2所述的一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，其特征在于，主屏蔽体的铁和含硼聚乙烯材料结构采用模块式结构。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，其特征在于，所述的主屏蔽体内设有电缆通道，且电缆通道采用上斜式设计。
5.根据权利要求4所述的一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，其特征在于，主屏蔽体内的探测器发射出来的中子出射采用方形锥角开口。
6.根据权利要求1所述的一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，其特征在于，屏蔽墙为楔形结构的模块，材料采用含硼石蜡。
7.根据权利要求5所述的一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，其特征在于，探测器布置位置为主屏蔽体方形锥角开口的外侧。
【专利摘要】本发明公开了一种用于爆炸物检测的移动式DT中子辐射屏蔽装置，该装置包括主屏蔽体和屏蔽墙，主屏蔽体包括生物剂量当量的屏蔽体和探测器。所述的主屏蔽的内外屏蔽材料成份分别为铁和含硼聚乙烯，其厚度分别为20cm和15cm。主屏蔽体的铁和含硼聚乙烯材料结构采用模块式结构。主屏蔽体内的探测器发射出来的中子出射采用方形锥角开口。屏蔽墙材料采用含硼石蜡。探测器布置位置为主屏蔽体方形锥角开口的外侧。本发明的有益效果：采用本发明屏蔽装置可有效减少工作人员和公众的电离辐射剂量和阵列探测器的高能中子本体，使探测器对人体的伤害更小。
【IPC分类】G21F3-00, G21F1-02, G21F1-08, G21F1-10, G21F3-04
【公开号】CN104575646
【申请号】CN201410766472
【发明人】王新华, 安力, 郑普, 阳剑, 郭海萍, 何铁
【申请人】中国工程物理研究院核物理与化学研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月15日