射线与中子辐射屏蔽材料的研究进展

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化处 理 , 静置一 段 时间后 , 用去 离子水 洗至无 P 为止 , b 再放

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
射线 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 、 普 顿效 应 和 电子 对 效 应 为 主 , 物 质 发 生 康 与 次相互 作用会 导致 其大部 分或全 部能量 的损 失 。 可屏 蔽 7 射线 的材料很 多 , 水 、 如 土壤 、 铁矿 石 、 混凝 土 、 铁 、 、 玻璃 、 以及钨 、 铅 铅 铀 铅硼 聚 乙烯等 _~ 。 1 。
现有 新开 发研制 的 X射 线 防护 服是 由防 X射 线纤 维 制 成 。防 X射线 纤维 是指 对 X射线具 有 防护功能 的纤 维 , 利 是 用 聚丙烯 和 固体 X 射线 屏 蔽材 料 复 合 制成 的。 由聚丙 烯 为 基 础制成 的 防 X射 线 可 制成 具 有 一定 厚 度 的非 织 造 布 , 对 中 、 能量 的 x射线 具有 较好 的屏蔽 效果 _。 低 8 ] 杨 程等 [将 丙烯酸  ̄E d A 。与天 然橡 胶 ( ) 过 9 LG ( A)] NR 通 机 构共 混一 氧化物 交联 成 型制 成 复合 材 料 , 过研 究 发 现 , 过 通 G ( A) 在 橡 胶 中分 散 好 、 径小 、 面作 用强 。随着 G _ dA 。 粒 界 d ( A) 添 加量 的增 加 , 合材 料 防 X射线 辐射 性 能提 高 , A 。 复 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 , 在 比较 常 用 的是 树脂 / 现 纳米 铅 复合材 料 和树 脂/ 纳米 硫 酸 铅 复合 材 料 _ 】 。在 制备 树 脂 / 纳 米 铅 复 合材 料 时 , 要是 用 带有 均 匀分 布 活性 基 团一 主 S 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 , P ( O )溶 液缓慢 加入 到上述 树脂 中 , 在容 器 中熟 将 hN 。 并
( y L b o v n e ae il fYu n n Prvn e Ke a fAd a c dM traso n a o ic ,Ku mig6 0 9 ) n n 5 03
Abta f sr e
Th id ,s b taemae il,s il ig p o e t so r y ry n e to a it ns ilig ekn s u sr t tras h edn rp ri f a , a ,a d n u r nrdai hedn e X o
射 线 与 中子辐射 屏 蔽材料 的研 究进 展/ 建洪等 何
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射 线 与 中子 辐射 屏 蔽 材 料 的研 究进 展
何建 洪, 孙 勇 , 永华 , 东升 段 方
( 云南省新材料制备 与加 工重点实验室 , 昆明 60 9 2 50 3 ) 摘要 主要对 x射线 、 线及 中子 辐射屏 蔽材料 的 种类 、 射 基质 材料 和屏 蔽性能进 行 了全面 的分析和 综述 。
处理接枝共聚材料 , 最后利用醋酸铅溶液处理过的改性织物 来制成防护服, 此防护服屏蔽效果较好 , 但工艺较复杂、 制取
难 度大 。 日 和奥 地 利 的研 究 人 员 分别 将 硫 酸 钡 添加 到 粘 本 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
对辐射屏蔽材料的发展趋势进行了展望。
0 前 言
随着 国防科研 、 射 医学 和 原 子 能 工业 的 迅速 发 展 , 放 辐 射屏 蔽 材料在 越来 越多 的领域 得 到广 泛应 用 , 辐 射 屏蔽 材 对
吸收 占主导地 位 。粒 子 吸 收 以射 线 粒子 与 物 质 的 原子 或 原 子 核发 生相互 作用 方式进 行 , 如光 电效应 。决 定物 质 粒子 吸
收能力的主要 因素是 该物质 的 K层 吸收边 ( bopi K asrt n o eg ) de位置 , 即取决 于物 质 的 K 层 吸收 是 否 覆盖 射 线 的能 量
或 能谱 。对低 能 X射 线 , 物质 的 L层 吸收 也起一定 作用 。 当 物质 与 中能 和低 能 X射线作 用时 , 子吸 收 占有重 要地位 。 粒
1 射 线与 中子辐射屏蔽材料
1 1 X射 线辐 射屏 蔽材 料 .
X射线 是一 种 光 子辐 射 , 质 上 是 一 种 电 磁 波 , 有 很 本 具 强 的穿 透力 [, 1 其波 长范 围为 0 0 ~ 10 主要 由原 子 内层 ] . 1 0 A, 轨 道 电子跃迁 或高 能 电子减速 时 与物 质 的能 量交 换 产 生 , 实
为研究 对象 , 通 过 对 聚丙 烯 腈 接枝 , 后 用硫 酸钠 溶 液 首先 然
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、 射线及中子辐射屏蔽材料进行 了全面分析和 7
综 述 , 现 有辐射 屏 蔽 材 料存 在 的主 要 问题 进 行 了探 讨 , 对 并
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
目 , 前 对低能 X射线的屏蔽一般采用铅玻璃 、 有机玻璃 及橡胶等制品_ ] 3 。起初 , 前苏联科研人员 以粘胶纤维织物
Re e r h Pr g e so y a d Ne to dito h edi g M a e i l s a c o r s fRa n u r n Ra a i n S il n tra
HE Ja h n , UN n , i o g S n Yo g DUAN n h a ANG Do g h n Yo g u ,F n s eg
在 此基础上 , 探讨 了现有射 线及 中子辐射屏蔽材料存在的主要 问题 , 如吸收效 果不 高、 基质材 料 力学性能差 、 蔽性 屏 能与其他性能难 以兼顾等 。最后展 望了辐射屏 蔽材料 的研 究方向 , 出开发 多功 能、 指 轻质、 高强的抗 辐射屏 蔽材料是
未来的发展趋势 。
关 键 词 射 线 中子 辐射屏蔽材料 展望

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材 料 导报
21 0 1年 1 1月第 2 5卷 专辑 l 8
的织 布 , 随着 X射线仪 管 电压 的增 高 , 纺 布 的屏 蔽 率会 有 无 所下 降 , 其对 中 、 低能量 X射线 具有 良好 的屏 蔽效果 。 防 X射 线 辐 射 有 机 玻 璃 主 要 是 采 用 甲基 丙 烯 酸 甲 酯 ( MMA) 与铅 、 、 、 等金 属 氧 化物 反 应 制备 甲基 丙 烯 酸 钡 锌 镉 金属 盐 , 再将该 有机金 属盐 与 MMA 聚合 制成 防辐 射有 机 玻 璃 。 目前使 用最 多 的防辐射有 机 玻璃 主要 为含 铅有 机 玻 ’ 璃 。美 国 、 国 、 德 日本 等 国家 防辐 射 有 机 玻 璃 的研 究 工 作 开
何建 洪: ,18 年 生,硕 士研 究生, 男 96 主要从事 金属复合材料 的研 究 Ema :jtd @s acr 孙勇 : - i hhy x i . o l n n 通迅作者 ,男,1 5 9 7年 生, 教授 ,博 士生导师, 主要从事功能材料和有色金属 复合材 料制备加 工一体化新技术研 究
ma eil aef l n lzd a d r ve d On t i a i,t em an q eto so h xsig rya d n u r n rdain tras r ul a ay e n e iwe . y hsb ss h i u sin ft ee it a n e to a it n o s il igmae il u h a h o ra s r to h edn tra,s c st elwe b o p in,t ep o c a ia r p riso u srt trasa d t es il h o rme h nc l o e t fs h taemaeil n h h e— p e dn r p risdfiutt aa c t t e ef r n ea dS n,aedsu s d ig p o e t if l ob ln ewi oh rp ro ma c n Oo e c h r ic s e .Fial ,t ersa c nrdain nl y h e e rho a it o s il ig maeil i r s e td t sp itdo tta h e eo me to l_u cin 1 ihweg t ihsrn t h edn tras sp o p ce .I on e u h t ed v lp n fmut f n t a,l t ih ,hg te g h i t i o g a d r ssa c or dain s iligm aeil St ef t r rn fd v lp n . n e itn et a ito hedn trasi h uu ete do e eo me t Ke r s ywod r y e to a ,n u r n,r da in s iligm aeil ,p o p c a it hedn tr s r s e t o a
用, 从而减慢和吸收核辐射。我国齐鲁等l成功研制的新型 _ 5 防 x射线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 Otx .de 以上, 其断裂强度和 伸长率能够满足纺织加工的要求, 经测试 , 用这种纤维制成
*国家 自 然科学基金资助项 目 58 14) 稀 贵及 有色金属先进 材料教育部重 点实验 室开放研究项 目(D 2l01 ) (0709 ; Z SO02D
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 ; 国一家 辐射公 司通 过对 聚 美 乙烯改 性成 功研制 出一 种 叫 D mrn的 防辐 射织 物 , 聚 合 e o 该
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
验室常用具有高真空的 X射线管来产生 X射线[。 2 ] 物质对射线的吸收以 2 种方式进行 , 即能量吸收和粒子 吸收。能量吸收以射线与物质粒子发生弹性 和非弹性散射 方式进行 , 如康普顿散射。当物质与高能射线作用时 , 能量
展 较早 , 已形 成批 量 生产 , 内此类 产 品主 要从 上 述 国家 进 国
口 。
电磁波 _ 】 。通 常 由重 核裂变 、 变产 物衰变 、 射俘 获 、 弹 裂 辐 非 性 散射 、 化 产 物 衰 变 产 生 。其 中 裂 变 产 生 的 射 线 由 活
25 3 U及 类似重 核裂 变 时产 生 , 常可 以把 裂 变 过程 中释 放 通
的 7 线划 分为 4 射 个时 间间隔 , 个 时间 间隔 内 的射 线类 型 各
及能量 见表 1 。从表 1可 以看 出, 一 和第 四 2个 时 间 间隔 第
的贡献 占释放 射线 总能量 的 9 以上 。 O
表 1 裂变 Y射线 分类及 能量
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