一种核辐射屏蔽材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种核辐射屏蔽材料的制备方法，在选定好材料样品基础上，根据优化设计方法所计算出的各组分含量，通过多次复合材料的制备，针对研究的屏蔽复合材料的特点，确定具体的制备流程，按照时间的先后顺序可分为四个阶段：材料准备、固化前处理、材料固化、脱模。能够满足屏蔽不同能量、不同通量中子-混合场的屏蔽材料屏蔽效果最好、力热性能优异、抗辐照性能好的要求。
【专利说明】一种核辐射屏蔽材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核辐射屏蔽材料【技术领域】，涉及一种核辐射屏蔽材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]国际国内核科学与技术事业的发展给人类带来了巨大的利益，但随之也对人类及其赖以生存的环境带来直接或间接的辐射危害。辐射防护在如何减少甚至消除这样的危害进而促进核科学与技术事业的发展起着至关重要的作用。屏蔽防护作为最彻底的防护措施无疑担当着重要的角色，而核辐射屏蔽材料则是实施辐射屏蔽的最重要物资保障，因此，研制、开发出高性能的核福射屏蔽材料对福射防护的成功实施意义重大。
[0003]高性能核辐射屏蔽材料可广泛应用于核科学技术事业的诸多方面。作为特种结构材料，对核电站、水下与水面核动力装置、高能粒子加速器、航天器、核医学诊断与治疗设备、特种辐射测量装置的减重、紧凑化和延寿等将发挥着重要作用。
[0004]国内外学者对核辐射屏蔽材料进行了大量研究，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，其材料配比通过枚举方法得到，这导致每种材料效用没有发挥到极致，同时加工周期长，需要进行大量试验考核和相应试验考核材料样品，这会大量耗费人力和原材料资源，包括一些稀土资源。故而，会造成严重的人力与原材料资源的浪费。
[0005] 表1多种设计材料样本与参考材料主要性能比较
[0006]
【权利要求】
1.一种核辐射屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)按以下质量配比选取基体材料、固化剂及增强相粒子: 环氧树脂:1%~80% ； 均苯四甲酸二酐:15%~25% ； 顺丁烯二酸酐:15%~25% ； 环氧丙烷丁基醚:1%~10% ； 碳化硼:1%~10% ； 铁粉:1%~60% ； 碳化钨:1%~90% ； 纳米二氧化钛:1%~5% ； 铅粉:1%~90% ； 2)在选定基体材料、固化剂、增强相材料基础上，根据中子、Y射线与物质相互作用基本原理，采用遗传算法结合MCNP软件建立不同中子- Y混合场下的屏蔽材料组分优化模型，对屏蔽材料各组分含量进行优化计算，根据计算的组分结果进行材料样品制造: 将环氧树脂熔化后称量，加入均苯四甲酸二酐和顺丁烯二酸酐混合并搅拌均匀；然后倒入纳米二氧化钛和环氧丙烷丁基醚，充分搅拌均匀；将增强相颗粒:碳化硼、铁粉、碳化钨、铅粉加入混合溶液中，搅拌均匀； 3)固化前处理:将各组分原料充分混匀，并抽气至真空度不再变化。 4)材料固化:将固化前处理后的原料放入成型容器中，在100-120°C恒温固化1-2个小时；然后升温至后固化温度120-140°C,进行后固化1-2小时。 5)脱模:固化完毕后，脱模处理，得到辐射屏蔽材料。
2.如权利要求1所述的核辐射屏蔽材料的制备方法，其特征在于，在裂变谱情况下采用遗传算法结合MCNP软件模型优化计算的酸酐复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元素与中子发生弹性散射使中子能量降低成热中子，B元素吸收热中子，W、Pb元素可有效吸收中子与物质相互作用产生的次级Y和裂变谱的初级Y射线。
3.如权利要求1所述的核辐射屏蔽材料的制备方法，其特征在于，酸酐复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
【文档编号】C08L63/00GK103937160SQ201410136188
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】胡华四, 胡光, 张天奎, 张凤娜, 刘文浩, 贾清刚 申请人:西安交通大学