基于X,γ射线及中子屏蔽探究
辐射防护材料的研究
SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯辐射防护材料的研究付春亮(武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205)摘要：随着科学技术的高速发展，我国在辐射防护材料的研究逐渐深入，由于具有防辐射能力的材料质量、体积比较大，对于辐射防护材料的大面积推广使用产生了制约。
因此，有关部门应该不断提升研究辐射防护材料的力度，增加研发资金，争取研究出更为优质的辐射防护材料。
该文首先分析辐射防护材料的分类，其次探讨具体的辐射防护屏蔽材料，以期对相关研究具有一定的参考价值。
关键词：辐射防护材料研究中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1672-3791(2022)07(a)-0058-03Research on Radiation Protection MaterialsFU Chunliang(Wuhan Second Ship Design Institute,Wuhan,Hubei Province,430205China)Abstract:With the rapid development of science and technology,the research of radiation protection materials in China is gradually deepened.Due to the large mass and volume of materials with radiation protection ability,the popularization and use of radiation protection materials have been restricted.Therefore,relevant departments should constantly improve the research on radiation protection materials,increase R &D funds,and strive to develop higher quality radiation protection materials.This paper first analyzes the classification of radiation protection mate‐rials,and then discusses the specific radiation protection shielding materials,in order to have a certain reference value for relevant research.Key Words:Radiation;Protection;Material;Research1辐射防护材料的分类因为α射线以及β射线的质量比较大，穿透能力比较差，在空气中产生的射程比较短，普通衣物即能够预防，除了保证不造成内污染的情况下，因此并不需要做出特殊防护。
浅析X、γ射线探伤无损检测原理及防护
浅析X、γ射线探伤无损检测原理及防护作者：常亮来源：《品牌与标准化》2016年第04期【摘要】射线探伤是一种重要的工业无损检测门类，其中，X射线检测、γ射线检测是射线无损检测常用的方法。
本文对（X、γ）射线探伤无损检测原理阐述，并详细说明了X射线、γ射线对人体的危害及防护。
【关键词】射线探伤 X射线探伤无损检测γ射线探伤无损检测危害防护【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.04.0071 概述射线探伤技术是检测金属对接焊缝质量的重要手段。
射线探伤无损检测常用的技术包括X 射线检测、中子射线的检测和γ射线的检测。
X、γ射线检测技术被广泛应用于检测压力容器、锅炉、压力管道焊缝及其它工业产品和结构材料。
中子射线探伤仅用于一些特殊场合。
X、γ射线具有辐射性，过量辐射危害人体健康。
因此对于职业放射性工作人员来说，在保证完成射线探伤任务的同时，操作人员应当遵守安全规则，做好必要的防护措施。
2 原理2.1 [X]射线探伤无损检测X射线探伤原理是：X射线管产生X射线穿透金属材料，当射线遇到裂纹、气孔等部位时，因X射线受这些缺陷影响产生削减而形成黑度不同的影像，以确定该材料的缺陷。
2.2 γ射线探伤无损检测γ射线是放射性同位素通过原子蜕变过程放射出来的。
不同厚度的对象需要用不同能量的射线来穿透，因此要用不同的射线源。
对于相同的γ射线源，放射性活度在单位时间大的源将辐射更多的γ射线。
γ射线探伤凭借其穿透力强的特点，主要检测厚度大的钢件，但γ射线源具有一定半衰期，有些射线源半衰期短，如Ir192更换频繁，给用户带来不便。
当检测物体被X射线或γ射线穿透时，因被测物体的缺陷存在造成物体各部分的厚度或密度有所不同，射线被吸收的程度将是不同。
如果材料厚度为t，射线的原辐射强度为[I0]，衰减系数μ，由辐射材料后的强度为[I]，其关系为[I=Ioe-μt]。
3 射线对人体的危害及防护当人体受到辐射时，电离辐射的能量转移给人体，阻碍细胞活性机能，导致细胞死亡，进而使肌体组织产生一系列化学生物变化，甚至导致身体死亡。
辐射防护实验报告
四、实验设备
1、PC 及相关辅助软件。
五、实验步骤
1、打开软件，对软件进行正确的设定。
2、做γ剂量实验，测定γ射线在不同的距离下的剂量，列表记录结果。
3、做γ屏蔽实验，用实验室窄束γ射线，测量在不同厚度物质的条件下，射线通过不同物质的剂量，列表记录结果。
4、做β屏蔽实验，测量在不同厚度屏蔽物质的条件下，射线通过不同物质的剂量，列表记录结果。
5、做中子屏蔽实验，用快中子测量在不同厚度屏蔽物质的条件下，射线通过不同屏蔽物质的剂量，列表记录结果。
6、关闭软件，写实验报告。
六、实验结果
1.γ计量实验实验数据如下：
20
30
40
50
60
70
80
90
100
实验图像为：
9、在博物馆前的岩石标本处测量不同岩性岩石的γ照射剂量率，记录每个测量的剂量率（连测3次，取平均值）；
10、数据处理。
数据处理如下：
1）本底剂量率为：
2）在距离放射源、1、2米处不同时间计数率为：
距离m
时间
30s
60s
90s
/
/
/
/
/
/
平均值
/
/
1
43
平均值
/
/
2
/
/
/
/
平均值
/
/
3）从核工楼到博物馆伽马剂量率坡面如下：
3、暂时屏蔽放射源，并添加混凝土屏蔽材料，开启放射源，得到当前仪器的计数率N1（连测3次以上，取平均值），如下图4所示；
图2、不放置放射源，测量本底Nd示意图
图3、未加屏蔽材料，测量N0示意图
关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究
国防科技学院核材料导论论文论文名称：关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究*名：**班级：辐射0802学号：********关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究阳刚（国防科技学院辐射0802）摘要简述了核辐射对屏蔽材料的一般要求，综述了常用屏蔽材料的特点。
指出屏蔽材料的屏蔽效果与其它性能如力学性能、耐热性及抗辐照性能之间的矛盾是屏蔽材料需要解决的关键问题介绍了常见的几种具有较强放射性射线的产生机理和特点，详述了防护这些射线的屏蔽材料的种类和屏蔽原理。
对防护这些射线的各种屏蔽材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题，同时也取得了较大的成果。
本文对这些成果进行了简要的介绍，并提出了该领域未来研究和应用的主要方向。
关键词核反应堆辐射屏蔽材料前言反应堆是核能源系统的核心部分，核裂变(或聚变)产生各种辐射射线如不同能级的中子、γ射线、二次γ射线及其它带电粒子和高能射线。
辐射防护依赖于屏蔽材料的性能和辐射屏蔽结构的优化设计，显然，选择材料时应该考虑的基本核性能是中子和射线的减弱性能。
重金属如铅、钨、衰变后的铀以及铁、镍等都是有效的γ射线减弱体，对快中子也有很好的慢化效果。
而像硼、石墨、富氢化合物如水、重水及高分子材料则对中子的减弱或吸收更为有效，这些材料及其复合材料已大量应用于各种核反应堆屏蔽系统并发挥相当重要的作用。
辐射防护材料的研究制备成为科研领域最为重要的课题之一，对国防和民用有着极其重要的意义。
国内外对屏蔽复合材料已进行了大量的研究，很多屏蔽材料已得到广泛的应用，其中几种主要类型的屏蔽复合材料有屏蔽混凝土、硼钢、铅硼聚乙烯口、Al—B4C复合材料、PVC-PE复合材料等。
随着核能源及各种核反应堆的发展，对屏蔽材料及其他屏蔽系统的要求越来越高，现有的许多屏蔽材料已难以满足其使用要求，主要表现在屏蔽材料的屏蔽效果与其他性能如力学性能、耐热性、抗辐照性能等难以兼顾。
核反应堆屏蔽材料设置在堆外围保护人员和设备免受放射线伤害的核反应堆材料。
射线与中子辐射屏蔽材料的研究进展
０ 前 言
随着国防科研、放 射 医 学 和 原 子 能 工 业 的 迅 速 发 展，辐 射屏蔽材料在越来越多的领域得 到广 泛应用，对 辐 射 屏 蔽 材 料的性能要求也越来越高，传统的辐射屏蔽材料 很 难 满 足 应 用要求。因此，对各种新型辐射屏蔽材料的 研 究 便 成 为 一 项 十分重要和迫切的课题。世界各国均投入大量的人力和物 力对辐射屏蔽材料进行深入 研究。鉴于此，笔 者 对 已 研 制 使 用的 Ｘ 射线、γ射线及中子辐射屏蔽材料 进 行 了 全 面 分 析 和 综述，对现有辐射 屏 蔽 材 料 存 在 的 主 要 问 题 进 行 了 探 讨，并 对辐射屏蔽材料的发展趋势进行了展望。
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｋｉｎｄｓ，ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｍａｔｅｒｉａ ｏｆ Ｘ ｒａｙ，γｒａｙ，ａｎｄ ｎｅｕｔｒｏｎ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｆｕｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｙ ａｎｄ ｎｅｕｔｒｏｎ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐｏｏｒ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌ－ ｄｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｂａｌａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ，ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ，ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．
关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究
国防科技学院核材料导论论文论文名称：关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究*名：**班级：辐射0802学号：********关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究阳刚（国防科技学院辐射0802）摘要简述了核辐射对屏蔽材料的一般要求，综述了常用屏蔽材料的特点。
指出屏蔽材料的屏蔽效果与其它性能如力学性能、耐热性及抗辐照性能之间的矛盾是屏蔽材料需要解决的关键问题介绍了常见的几种具有较强放射性射线的产生机理和特点，详述了防护这些射线的屏蔽材料的种类和屏蔽原理。
对防护这些射线的各种屏蔽材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题，同时也取得了较大的成果。
本文对这些成果进行了简要的介绍，并提出了该领域未来研究和应用的主要方向。
关键词核反应堆辐射屏蔽材料前言反应堆是核能源系统的核心部分，核裂变(或聚变)产生各种辐射射线如不同能级的中子、γ射线、二次γ射线及其它带电粒子和高能射线。
辐射防护依赖于屏蔽材料的性能和辐射屏蔽结构的优化设计，显然，选择材料时应该考虑的基本核性能是中子和射线的减弱性能。
重金属如铅、钨、衰变后的铀以及铁、镍等都是有效的γ射线减弱体，对快中子也有很好的慢化效果。
而像硼、石墨、富氢化合物如水、重水及高分子材料则对中子的减弱或吸收更为有效，这些材料及其复合材料已大量应用于各种核反应堆屏蔽系统并发挥相当重要的作用。
辐射防护材料的研究制备成为科研领域最为重要的课题之一，对国防和民用有着极其重要的意义。
国内外对屏蔽复合材料已进行了大量的研究，很多屏蔽材料已得到广泛的应用，其中几种主要类型的屏蔽复合材料有屏蔽混凝土、硼钢、铅硼聚乙烯口、Al—B4C复合材料、PVC-PE复合材料等。
随着核能源及各种核反应堆的发展，对屏蔽材料及其他屏蔽系统的要求越来越高，现有的许多屏蔽材料已难以满足其使用要求，主要表现在屏蔽材料的屏蔽效果与其他性能如力学性能、耐热性、抗辐照性能等难以兼顾。
核反应堆屏蔽材料设置在堆外围保护人员和设备免受放射线伤害的核反应堆材料。
一种中子及伽马射线复合屏蔽材料及其制备方法
一种中子及伽马射线复合屏蔽材料及其制备
方法
中子和伽马射线是常见的辐射类型，因其较强的穿透力，对人体
和环境造成的伤害也很大，因此研发一种高效的屏蔽材料十分必要。
近年来，科学家们不断探索新型屏蔽材料的方法，其中一种中子及伽
马射线复合屏蔽材料成为了研究的热点之一。
该复合材料是由多种具有不同性质的物质组合而成的，下面将分
步骤介绍其制备方法：
第一步：选择合适的中子和伽马射线吸收物质，如5%（质量分数，下同）硼酸、2%碘化铅、2%氧化镁、20%纳米石墨、25%铅粉和46%聚乙烯。
它们的品种和比例根据具体的情况而定。
第二步：将硼酸、碘化铅和氧化镁混合在一起，搅拌均匀。
然后
向混合物中加入纳米石墨，再次搅拌均匀。
第三步：将铅粉加入到混合物中，继续搅拌均匀。
最后，加入聚
乙烯，并在高速搅拌器中搅拌1-3小时，使其混合均匀。
第四步：将所制备的复合材料导入挤出机中，进行挤出成型。
由
于挤出机的角度和温度不同，挤出的成品形状也会有所不同。
可以根
据需要进行裁剪和打磨，以满足不同的应用需求。
经过以上步骤，一种中子及伽马射线复合屏蔽材料就制备完成了。
该材料不仅具有较好的辐射屏蔽性能，而且重量轻、强度高、耐腐蚀、隔热性好等优点，几乎可以在各种不同的场合中得到应用。
总之，随着人们对辐射防护的重视程度不断提高，中子及伽马射
线复合屏蔽材料的使用范围也将不断扩大。
希望未来科学家们在该领
域内能够取得更多的突破和成果，使得这种材料更加优化和完善。
某公司工业X射线探伤室辐射防护屏蔽计算
创新管理DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.200某公司工业X射线探伤室辐射防护屏蔽计算①相正志1 战景明2 薛向明2 杨雪2(1.辽宁红沿河核电有限公司 辽宁瓦房店 116300；2.中国辐射防护研究院 山西太原 030006)摘 要：以某工业X射线探伤室为例，论述了探伤室屏蔽墙外、屋顶剂量率控制水平和探伤室屏蔽计算方法，验证该探伤室辐射屏蔽设计的有效性。
依据《工业X射线探伤室辐射屏蔽规范》（GBZ/T250-2014），在探伤室屏蔽墙、屋顶及防护门外30cm处选取关注点，估算各关注点辐射剂量率水平，关注点剂量率应满足相应的剂量率控制水平要求。
屏蔽计算结果显示，该探伤室屏蔽墙、入口处、屋顶剂量率均满足剂量率控制值要求，该探伤屏蔽设计能够满足要求。
关键词：工业X射线探伤室 屏蔽计算中图分类号：R144 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0200-05①作者简介：相正志（1979—），男，汉族，江苏连云港人，助理研究员，硕士，主要从事安全管理工作。
工业射线探伤是利用X射线、γ射线和中子等在穿透被检物各部分时强度衰减的不同，进行摄片或成像，以检测被检物体内部几何缺陷的一种无损检测手段和方法。
射线探伤技术中，应用最广泛的是X射线探伤技术。
X射线探伤作业会产生X射线，应高度重视探伤室辐射安全和防护问题。
本文以某工业X射线探伤室为例，依据《工业X 射线探伤室辐射屏蔽规范》（GBZ/T250-2014），对探伤室屏蔽墙、屋顶及防护门外剂量率进行了估算，评估探伤室屏蔽设计的有效性。
1 对象与方法1.1 对象某企业拟新建工业X射线探伤室，该探伤室设东、西两个探伤间，每个探伤间分别安装一台X射线探伤机。
探伤机技术参数见表1。
1.2 方法1.2.1 辐射源项该探伤机开机运行会产生X射线，包括：X射线机输出窗输出的有用线束，射线管发出的透过X射线机屏蔽壳体的泄露辐射，有用线束和泄漏辐射入射到工件等散射体后形成的散射辐射。
防辐射混凝土的研究
防辐射混凝土的研究0 引言随着社会的发展，人们需要应用越来越多的核技术，其在医疗、军事、核电站等科研领域应用极广。
核技术在为人类带来方便的同时，也带来了居大的危害，如核辐射，辐射可以导致癌症、白血病、恶性肿瘤、不孕症以及流产等，还可导致动植物基因突变等[1]。
在核技术应用过程中，会产生许多有害射线：α 射线，人体皮肤就可以屏蔽；β 射线，薄木片或者铝片就能屏蔽[2]；γ 射线和X 射线穿透能力较强（由混凝土对射线的吸收公式I = 10e-σpx可知，对相同的X 射线、γ 射线，即σ 不变时，当混凝土厚度x 一定时，混凝土对射线的吸收能力随表观密度ρ 的增加而增强；当混凝土的表观密度ρ 一定时，混凝土对射线的吸收能力随混凝土的厚度x 增大而变强。
因此，为了屏蔽X 射线和γ 射线，就需要混凝土具有更高的表观密度或者更大的厚度）；中子射线不带电，穿透能力最强，对细胞和人体的伤害远远高于其他射线，中子射线按能量可划分为快速中子、中速中子以及慢速中子，实际生活或工程中，最常见的是快中子，快中子和物质作用时，造成伤害的过程是快中子散射、减速，慢中子释放出γ 射线[3]，理论上可通过与重原子核碰撞实现对快中子的减速[4]，中速中子和慢速中子需要轻元素来进行有效屏蔽，比如氢原子、硼原子以及含有氢原子的水等，这些原子被称为“中子吸收剂”[5]。
目前，水泥混凝土作为应用最广泛、且相对来说最经济的屏蔽射线的材料，已经大量用于有关核技术的建筑中。
本文根据辐射防护类型以及防护要求，综合国内外的研究对防辐射混凝土的制备技术，包括水泥用料的选择、骨料的选取、掺合料的种类、外加剂的使用以及配合比设计等进行综述。
根据防辐射混凝土现有研究中存在的问题，提出防辐射混凝土未来的研究方向。
1 防辐射混凝土防辐射混凝土的定义就是可以屏蔽γ 射线、X 射线和中子射线的容重很大的混凝土。
防辐射混凝土的胶凝材料大多选取水化热低的水泥，其中包括高铝水泥、钡水泥、锶水泥、镁质水泥等特种水泥。
辐射屏蔽材料调研报告
《核材料科学基础》课程考查辐射屏蔽材料调研报告辐射屏蔽材料调研报告摘要：辐射防护材料的研究制备成为科研领域最为重要的课题之一，对国防和民用有着极其重要的意义。
本报告先对按照射线的种类调研，X、γ射线，中子的屏蔽材料进行了调研，对于X射线，分高、低能量调研了现有的屏蔽材料、防护服等；对于γ射线，一般用铅及含铅的化合物进行辐射防护；对于中子，用含氢量较高的屏蔽材料进行防护，或者含硼的化合物进行屏蔽。
然后按照屏蔽材料种类调研，分别从非金属屏蔽材料、金属屏蔽材料及混凝土三个粗略的方面分析总结了一些屏蔽材料。
最后分别分析了屏蔽每种射线现有屏蔽材料的优缺点，并调研了现有研究成果，为给出屏蔽优化结果，总结了屏蔽材料的发展趋势。
关键字：屏蔽材料；X、γ、中子；含硼化合物；屏蔽优化引言在核反应堆和其他辐射源中通常因裂变和衰变而释放出带能力的中子和α、β粒子及γ射线，统称为辐射。
由于辐射对环境造成污染，对操作人员带来伤害，对装置、材料致发热、活化及性能降级是十分必要的，由于α、β粒子在空气中和固体中的射程很短，无需特殊的屏蔽。
相反，中子和γ射线的穿透能力很强，必须重视对它们的屏蔽。
屏蔽材料是根据其在不同核反应中特殊应用而设计制备的，材料的屏蔽效果或慢化特征显然是最重要的因素。
随着国防科研、放射医学和原子能工业的迅速发展，辐射屏蔽材料在越来越多的领域得到广泛应用，对辐射屏蔽材料的性能要求也越来越高，材料的物理学性能、抗辐照性能、热稳定性等也必须加以综合考虑，传统的辐射屏蔽材料如混凝土、不锈钢、铁等很难满足现有应用要求，比如说现有的一些屏蔽材料强韧性难以满足作为结构屏蔽材料的要求、耐热性不好、综合屏蔽效果不良、体积大难于移动及抗辐照能力较差等。
因此，对各种新型辐射屏蔽材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题。
中子与屏蔽材料的各原子核发生相互作用的结果，既可以改变中子的能量和运动方向，中子也可能被原子核吸收。
中子的散射分弹性散射和非弹性散射，除弹性散射外，所有的中子与屏蔽材料相互作用都能造成次级辐射。
核与辐射检测防护技术研究
核与辐射检测防护技术研究摘要核能与核技术的普及极大地促进了社会进步和经济繁荣，但其附带的核泄漏和辐射污染等安全隐患不容忽视。
鉴于此，加强核与辐射检测防护技术的研究与发展成为一项紧迫任务。
本篇文章全面回顾了该领域内的理论基石、最先进的检测手段以及防护策略的最新研究动态。
文章开篇深入浅出地解析了原子核的基础结构、放射性衰变过程、辐射的不同类型及其特性，为理解辐射防护的根本原则奠定了坚实基础。
随后，文中详尽探讨了当前的辐射探测器技术、核素辨识技术以及辐射剂量评估技术等关键检测手段，并通过具体实例分析了这些技术在多行业中的实际应用情况。
在核与辐射防护技术部分，文章着重讲解了辐射屏蔽技术的重要性、安全操作中距离与时间控制的策略，以及个人防护装备的有效使用等核心内容，为实现有效防护提供了全面指导。
研究显示，核与辐射检测防护技术是维护人类健康及环境安全不可或缺的一环。
科技进步的浪潮推动了新型辐射探测装置与先进核素识别技术的不断出现，这些技术创新显著增强了检测工作的灵敏度与精确度。
与此同时，辐射防护技术的持续演进与精细调整，有效加固了防御高墙，降低了潜在的辐射威胁。
尽管如此，面对复杂环境中的辐射监测难题与极端辐射剂量条件下的个体防护需求，当前仍面临着严峻挑战。
鉴于此，未来的研究方向应当聚焦于开发更高效的检测技术和突破性的防护材料，旨在提升检测的精确性与防护的有效性。
此外，强化国际间的合作与知识共享，构建统一战线，对于智慧应对核与辐射领域的全球性安全挑战至关重要。
关键词：核与辐射检测；辐射探测器；核素识别技术；辐射防护；辐射剂量测量；辐射屏蔽技术目录摘要 (1)第一章引言 (3)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究方法及创新点 (4)第二章核与辐射基础理论 (7)2.1 原子核结构与放射性衰变 (7)2.2 辐射的种类与特性 (8)2.3 辐射防护的基本原则 (9)第三章核与辐射检测技术 (11)3.1 辐射探测器技术 (11)3.2 核素识别技术 (12)3.3 辐射剂量测量技术 (12)第四章核与辐射防护技术 (14)4.1 辐射屏蔽技术 (14)4.2 安全距离与时间控制 (15)4.3 个人防护措施 (15)第五章实际应用案例分析 (17)5.1 工业领域应用案例 (17)5.2 医疗领域应用案例 (18)5.3 环境监测领域应用案例 (18)第六章结论与展望 (20)6.1 研究结论 (20)6.2 未来研究方向 (20)第一章引言1.1 研究背景与意义科技进步的不断驱动力，使得核能与核技术在全球舞台上的应用日益广泛，为当代社会生活注入了不可小觑的便利与动力。
14 屏蔽计算
A 1.5 103 3.3 x0 2 49.5mSv / 小时 2 R 100
9/20
要求降到25μSv /时，即 注意到铯-137的γ射线能量为0.662兆电子伏，这样可 以在表5-3和表5-5中查到所需的屏蔽层厚度为：混凝 土65.5匣米，或铅7.08厘米。
49.5 K 2 103 倍。再 0.025
6/20
1、减弱倍数法
若用照射量率来描述γ辐射场的强弱：
X B X 0 e d
X
： 有屏蔽材料的照射率 X
照射量积累因子
0
：没有屏蔽材料的照射量率
B ：
d ：所加屏蔽材料的厚度的射线平均自路程个数
7/20
0降低到拟达到的水平 X 用k代表为把原有的照射量 X
[例]一个210Po-Be中子源，210Po的放射性活度为2Ci （7.4×1010Bq），为了使离源50厘米处剂量当量率 降至0.025mSV/时以下，须用多厚的石蜡屏蔽？ 解：查表知，中子源强为： A＝2×2.5×106＝5×106中子／秒 容许剂量当量率为：H=0.025mSv/时＝6.94×10-9Sv/ 秒。查表，中子平均能量En＝4.3兆电子伏，用插入 法求得单位中子通量产生的剂量当量为：
19/20
不加屏蔽时，R＝50厘米处中子通量率为：
1 1 2 0 5 10 167 中子 秒 厘米 4 (50) 2
6
查得半值层d＝6.68厘米，取B＝l，则：
K 2
x 6.68
167 9.8 17
20/20
由此得出x＝20厘米。
(1.265- 0.09541n E )
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基于X，γ射线及中子屏蔽探究摘要介绍了常见的几种具有较强放射性射线的产生机理和特点,详述了防护这些射线的屏蔽材料的种类和屏蔽原理,提出了新型屏蔽材料的发展方向是研究质地轻、体积小和蔽效果好的纤维材料及添加稀土合金的复合材料,指出了目前屏蔽材料的研究方向是通过改材料制备工艺和提高稀土元素在复合材料中所发挥的作用来增强这些材料的屏蔽效果。
关键词辐射屏蔽材料复合材料前言随着国防科研、放射性医学和核技术应用的不断发展,各种放射性射线被广泛应用,射线对人体的伤害和对环境的破坏也逐渐被人类所认识。
经常接触放射性射线的人会出现皮肤烧伤、毛发脱落、眼痛、白血球减少甚至骨髓瘤等症状,因此,对防护这些射线的各种屏蔽材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题,同时也取得了较大的成果。
本文对这些成果进行了简要的介绍,并提出了该领域未来研究和应用的主要方向。
1 防X射线屏蔽材料X射线是一种光子辐射,本质上是一种电磁波,有很强的穿透力[1 ] ,其波长范围为0. 01～100 ! (1 ! = 1 ×10 - 8 cm) ,主要是由原子内层轨道电子跃迁或高能电子减速时与物质的能量交换作用产生,实验室常用具有高真空的X 射线管来产生。
目前对低能X射线的屏蔽一般采用含铅玻璃、有机玻璃及橡胶等制品,考虑到含铅氧化物的毒性,现在一般采用混凝土或纤维织物来防护X 射线。
最初前苏联科研人员用粘胶纤维织物为对象,通过对聚丙烯腈接枝,用硫酸钠溶液处理接枝共聚材料,最后用醋酸铅溶液处理被改性的织物来制成防护服,此防护服屏蔽效果好,但工艺较复杂,制取难度大。
日本和奥地利的研究人员分别将硫酸钡添加到粘胶纤维中制成防辐射纤维,用该纤维加工的织物经层压或在织物中填加含有屏蔽剂的粘合剂后热压制成的层压织物,均是防护X 射线辐射的良好材料;美国一家辐射公司通过对聚乙烯和聚氯乙烯进行改性成功研制出一种叫demron 的防辐射织物,该聚合物基体的分子结构会使任何一种辐射均遭受大量电子云作用,从而减慢和吸收核辐射。
我国齐鲁等研制成功的新型防X 射线的纤维材料主要是用聚丙烯及固体屏蔽剂复合材料制备而成,其成品纤维的纤度在2. 0dtex 以上,其断裂强度和伸长能够满足纺织加工的要求,用这种纤维制成的织布,经测试,随着X 射线仪管电压的增高,无纺布的屏蔽率会有些下降,对中、低能量X 射线具有良好的屏蔽效果。
将丙烯酸钆[ Gd (AA) 3 ]与天然橡胶(NR) 通过机构共混2过氧化物交联成型制成复合材料,通过研究发现Gd2(AA) 3在橡胶中分散好、粒子小、界面作用强。
随着Gd (AA) 3添加量的增加,复合材料防X 射线辐射性能提高,高填充下的材料力学性能仍能满足应用要求。
对高能X 射线的屏蔽,现在比较流行用树脂/ 纳米铅复合材料和树脂/ 纳米硫酸铅复合材料。
制备树脂/ 纳米铅复合材料时,利用带有均匀分布活性基团2SO3- 的交联聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂作为模板,在一定条件下,将Pb (NO3 ) 2溶液缓慢加入到上述树脂中,并在容器中熟化处理,静置一段时间后,用去离子水洗至流出液中无Pb2 + 为止,再放入110 ℃烘箱中烘至恒重,便得到了树脂/ 纳米铅复合材料.同样,可利用活性基团为2SO3- 的交联聚苯乙烯磺酸钠阳离子交换树脂、活性基团为2COO- 的交联或交联大孔径聚丙烯酸树脂为模板,把本身为氢型的聚丙烯酸树脂10 %的NaOH 溶液处理成钠型树脂,再加入10 %的Pb (NO3 ) 2 溶液进行交换,用去离子水洗至流出液中无Pb2 + ,接着再慢慢加入10 %的Na2 SO4 溶液,静置一段时间后再用去离子水洗至流出液中无SO2 -4 ,最后放入110 ℃烘箱中烘至恒重,这样,便得到了树脂/ 纳米硫酸铅复合材料。
这两种材料相比较,如果仅有树脂,屏蔽作用应该是一致的,但加了铅之后就与复合材料的含铅量有关。
安骏等[13 ]经过仔细研究,认为复合材料中的铅和硫酸铅的纳米颗粒经X射线照射后便趋于更稳定的状态,且纳米颗粒的小尺寸效应等特性没有降低;而且在铅或硫酸铅的质量分数、试样厚度相同的条件下,铅或硫酸铅颗粒越小,分布越均匀,对X 射线的屏蔽性能越好;还有,在铅或硫酸铅颗粒大小、分布均匀程度相同的条件下,试样中铅或硫酸铅的质量分数越大(即密度越高) ,对X射线的屏蔽性能越好。
综合各种因素对X 射线屏蔽能力的影响,认为目前聚苯乙烯磺酸钠/ 纳米铅复合材料是一种密度小、铅含量少、对X 射线屏蔽能力强的复合材料。
2 防γ射线屏蔽材料γ射线与X 射线一样,也是一种比紫外线波长短得多的电磁波。
通常由重核裂变、裂变产物衰变、辐射俘获、非弹性散射、活化产物衰变产生。
γ光子不带电,与物质相互作用机制不同于带电粒子,主要以光电效应、康普顿效应和电子对效应为主,与物质发生一次相互作用会导致其损失大部分或全部能量。
屏蔽γ射线的材料很多,如水、土壤、铁矿石、混凝土、铁、铅、铅玻璃、铀以及钨、铅硼聚乙烯等。
这些材料对γ射线的屏蔽效果各不相同,其中重金属最有效,体积小、总重量轻,但通常对γ射线具有良好减弱性能的材料也会因发生中子非弹性散射和辐射俘获而产生二次γ射线,此时次级辐射的产生就必须要考虑,我们可在相应屏蔽材料中再加入一定量的铅,目的是屏蔽掉一次和二次γ射线。
日本曾用甲基丙烯酸铅与乙烯基酯共聚的方法制取了防γ射线透明材料,防护效果较好,并申请了专利;国内蒋平平等通过溶剂法、重结晶法合成了纯度较高,适合本体聚合的有机铅化合物,制备了透光率大于80 % ,有一定力学性能的防辐射有机材料,经实验,此聚合物对中、低能γ射线具有明显的防护作用;张兴祥等经过仔细研究,在碳酸钡与甲基丙烯酸反应的钡溶液中直接加入甲基丙烯酸甲酯后,经自由共聚,制备了有机钡玻璃材料,可以大大提高防辐射性能、硬度以及耐热性;徐希杰对含金属聚合材料屏蔽γ射线效果的测定实验,结果表明,同一含铅聚合材料中铅含量的多少及材料厚度、不同金属元素聚合材料(微乳) 及不同厚度对γ射线屏蔽率的影响较大。
由于铅有毒,近年来人们为了防止公害、保护环境,提出了开发代替铅的辐射屏蔽材料的要求。
日本东京都立产业技术研究所与橡胶、塑料生产厂商合作,通过在氯丁橡胶里混入10 %的钨、铋、氧化铋等3 种添加料而获得了高密度橡胶。
与铅橡胶相比,此高密度橡胶更薄、更轻,屏蔽辐射效果优于铅。
3 防中子屏蔽材料中子不带电,与物质相互作用主要有两种形式:快中子的散射和减速;慢中子的吸收及二次释放的共化粒子或γ射线。
中子的屏蔽实际上是将快中子减速和慢中子吸收。
中子的质量与质子很接近,因此,含氢量较高的石蜡、聚乙烯、聚丙烯等材料是优良的快中子慢化材料,而含锂元素的氟化锂、溴化锂、氢氧化锂和含硼元素的氧化硼、硼酸和碳化硼等是优良的慢中子吸收物质[20 ] 。
同时吴文圣指出,对快中子的屏蔽用W 效果也很好,因其10cm 厚度的材料对中子的屏蔽率可达93 % ,但是W较贵,可以用Cu 来代替。
混凝土成分比较复杂,其防护性能虽然比不上铅、铁,但成本较低,可用增加厚度的方法来加强防护性能。
混凝土的另一优点是对多种辐射各能量段均有较好的屏蔽作用,故应用相当广泛,成为现代辐射场中最常用的屏蔽材料,除此之外,目前用得较多的中子屏蔽材料是铅硼聚乙烯、含硼聚丙烯。
其使用原理是聚乙烯中碳氢化合物高的含氢量对快中子有良好的减弱能力,硼能吸收热中子,铅能屏蔽辐射混合场及中子与物质发生反应引起的次级γ射线,即铅硼聚乙烯具有屏蔽快中子、热中子的综合屏蔽效果,其推广和应用有待于屏蔽结构的简化、屏蔽体重量的减轻和体积的缩小。
我国核动力研究设计院已经研制出了几种铅硼聚乙烯材料[22 ] ,其主要成分见表1 。
实验结果也表明,该材料具有良好的工程性能、尺寸稳定性和较满意地耐γ辐照性能,使用温度可以达到80～100 ℃;其屏蔽热中子、快中子和γ辐照性能明显优于聚乙烯。
另外,国外从20 世纪70 年代就开始致力纤维状防中子屏蔽材料的研究,日本东丽公司将中子吸收物质与高聚物在捏合机上熔融混合后作为芯层组分,以纯高聚物为皮层,进行熔融复合纺丝,经干热或湿热拉伸制得具有一定强度的纤维。
同样,通过在聚丙烯中加入一定量的碳化硼及助纺剂,可以织成纤维状的屏蔽布、屏蔽衣等防护用具。
随碳化硼含量的增加,体系的粒度增大,可纺性下降,但材料的辐照性能逐步提高;随碳化硼粒度的增大,纤维强度会有所下降。
经综合测试,加入的碳化硼含量在40 %为最佳。
如在聚丙烯中加入碳化硼的混体系成品纤维经输棉、针刺加工成两种不同厚度的非制造布(A和B) ,单位面积质量分别为580g/ m2 和1300 g/ m2。
聚丙烯/ 碳化硼共混材料制成的非织造布对热中子具有较强的屏蔽作用,对中能中子也有一定屏蔽作用。
最新研究结果表明,硼/ 聚乙烯和硼/ 聚甲基丙烯酸甲酯复合材料具有良好屏蔽中子的能力,但因吸收中子后所形成的氦、锂不能进一步吸收中子,屏蔽性能随吸收的继续而递减。
于是便提出在上述材料中加入一定量的稀土元素,是因为稀土元素中的许多元素对热中子的n、γ反应截面比过去认为吸收热中子的权威材料硼和镉高出几十倍,对慢中子和中能中子的反应截面也比后者高出许多倍。
另外,胡华四等采用遗传算法设计了一些新型的屏蔽材料,厚度适宜时对裂变中子的屏蔽效果远大于Fe 。
4 其它粒子及其屏蔽材料带电粒子主要有:电子、质子、α粒子和核反应产生的一切带电重粒子[2 ,24 ] ,其中α粒子是通过与靶原子电子多次碰撞后逐渐损失能量,射程较短,一般无外照射危险,但当一定量的α放射性核素进入体内时,可造成严重内照射,因此对α射线主要是内照防护。
β射线是高速运动电子流[7 ] ,带负电,质量小、速度快,可接近光速。
β粒子在穿过物质时,可与原子的核外电子发生非弹性碰撞,使后者发生电离或激发,还会使其产生电磁辐射,特别是高能电子与重元素相互作用时,更容易发生轫致辐射,发出波长连续的X 射线,从这点上考虑,用铅等重金属屏蔽β射线,并不能起到很好的防护作用。
应使用原子序数较小的物质,如铅或是有机玻璃。
由此可见,防护β射线必须考虑两层屏蔽,第一层用低原子序数的材料屏蔽β射线,常用材料有烯基塑料、有机玻璃及铝等;第二层用高原子序数的材料屏蔽轫致辐射,如铁、钢板和铅板等。
子的反应截面也比后者高出许多倍。
另外,胡华四等采用遗传算法设计了一些新型的屏蔽材料,厚度适宜时对裂变中子的屏蔽效果远大于Fe 。
4 其它粒子及其屏蔽材料带电粒子主要有:电子、质子、α粒子和核反应产生的一切带电重粒子,其中α粒子是通过与靶原子电子多次碰撞后逐渐损失能量,射程较短,一般无外照射危险,但当一定量的α放射性核素进入体内时,可造成严重内照射,因此对α射线主要是内照防护。