核射线防护服的研究进展

第4卷第2期2019年4月

服装学报

Journal of Clothing Research

Vol.4 N o. 2

Apr. 2019核射线防护服的研究进展

马新安1陈功2,张莹1侯琳1

(1.陕西省纺织科学研究院，陕西西安710038;.北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100083)

摘要：对核辐射产生的原理、种类及危害，以及防护核辐射材料的国内外研究现状和评测标准进 行全面分析和综述,提出核射线防护主要是中子辐射的防护；在前期研究的基础上提出了轻质、高

效、质密的无铅型核防护服设计理念，阐述了轻质核防护服的研究进展，并对轻质核防护服的功能 性进行了展望。

关键词：核射线；轻质无铅；中子防护；屏蔽材料；防护服

中图分类号：TS941.731.7 文献标志码：A文章编号:2096 -1928(2019)02 -0095 -07

Research Progress in Nuclear Ray Protective Clothing

MA Xinan1,CHEN Gong2,ZHANGYing1,HOU Lin1

(1. Shaanxi Textile Science Institute，X ia n710038，China; 2. School of Materials Science a

University , Beijing 100083 , China)

Abstract ：The research status and evaluation s tandards of protective materials for nuclear radiation at h summarized in this paper. A lso，the principle，types and hazards of nuclear radiation are introduced in detail. It is

proposed that nuclear radiation protection mainly lies in neutron radiation protection. On t design concept of lead-free nuclear protective clothing with light weight，high efficiency and compactness is put forward.

The research progress of light nuclear protective clothing is reviewed and the function of light nuclear protection is prospected.

Key words ：nuclear-ray, neutron protection，light quality without P b, shielding m aterials, protective clothing

随着科学技术的进步，现有能源消费结构带来 的环境问题以及人们对气候环境关注度的提升，使 得原子核能在军事领域和民用辐射技术领域都得 到了长足的发展。然而，核能在为人类提供高效、清洁能源的同时，也存在着核辐射泄漏的可能性。因此，随着核能应用领域的日趋扩大，对辐射屏蔽 防护材料的需求越来越高，辐射防护材料研究的重 要性日趋突显。鉴于此，文中对现有核辐射的危害、屏蔽材料和防护机理以及评价方法进行了全面 的分析和总结，并在前期研究的基础上，提出了轻 质核防护的新型理念，对轻质核防护服的功能进行 了展 。

1核辐射的理论依据

原子核是原子的核心部分，通常呈稳态存在，整个原子不显电性;但一般情况下，每种元素都有 一种可以进行放射性衰变的不稳定状态的同位素 存在，当这些不稳定的原子核发生裂变或者聚变 时，释放出原子核能。因此，核辐射是不稳定的原 子核从一种结构或一种能量转变为另一种结构或 另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射具有放射性，可以引起物质的电离或激发，故又称为电离辐射。

电离辐射根据成因的不同可以分为直接致电 离辐射和间接致电离辐射，根据照射途径的不同又 可分为外照射和内照射。其中：外照射是辐射源在 体外对人体产生的照射伤害，主要由X射线、7射 线、中子射线和P射线产生；而内照射是指辐射源 通过一定途径进入人体内部而引起的照射伤害，只有当辐射源从体内或体表完全除去后，其伤害方可

收稿日期:2018 - 12 - 07;修订日期:2019- 03 - 04。

基金项目；国家自然科学基金项目（51273006)。

作者简介:马新安（1987—）男，教授级高级工程师。主要研究方向为特种功能面料的研究和开发。

Email ： mxal 1118 @ vip. sina. com

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停止，内照射主要由a射 。，电离辐射仅会对被照射人造 ，增加癌症的发病率，而且有可能会 人体基因的改变，甚至对其后代 造成影响+ 4]。

辐射会对人体造成很大的 ， 射的 辐射在穿透能力和 能力等方面各不相同， 类型射线的辐射穿透能力如图1所示[5]。

纸片或皮肤薄铝箔厚铅板混凝土

图1不同类型射线的辐射穿透能力

Fig. 1 Radiation penetration ability of different types of ray

由图1可以看出，a D P射线的穿透能力较弱，一块砖就可以对P射 有效阻挡，a射线仅用张薄纸便可阻挡；X射线与7射线两者类似，都 是短波长的电磁波，能量较高，通常采用吸收能力 强的铅板进行防护；中子具有更强的穿透力，对人 的比相同剂量的X射线、射线更为严 重，易诱发肿瘤导致早期死亡[67]。，在设计射防护材料 着重考虑减弱射线穿透 ：的强度，在辐射源与人体之间设置 厚度的屏材料，从而降低辐射强度，使人们在作业过程中 受到辐射的剂量在允许范围内，确保人身安全，达 到有效防护的目的。核辐射除了在辐射过程 ：

a D p等带 子，还有 辐射的X 射线和Y射线以及中子辐射。

子的能量决定了中子与 的相互作用类。在辐射防护中， 子能量的高低，将中子分为 子（能 1eV(多为0.025 eV)的热中 子和能 5k e V的中子），中能中子（能量在

5 ~100 keV范围）和快中子（能量在0. 1 ~500 MeV 范围) 类。子与 的相 作用

为散射和吸收两种 。子主要 吸收与原子核发生作用；中能中子和 子与原子核的作用 为散射。这两种作用 会 级辐射。中子与 之间的相互作用， 子的射和减速，之后 子被吸收后 级辐射

子或Y射线。，对中子的 以两个方面考虑，即子 和对 子的吸收[]。2国内外屏蔽材料研究现状

2.1 X/y射线防护材料

铅和铁是单质类防护材料应用最广泛的金属 材料。铅是最早应用于辐射 的材料，也是最常用的。铅不仅对低能和高能的X光子和y光子具 有优异的 能，而且加工方便， 足。纯金属铅 作 铅 铅板 以用 的

设。但是铅对低能X射 向散射高、对能量介于40 ~ 88 keV之间的射线存在 “P b弱吸收区”。SINGH K J等[9]制备的Pb0-Si02有较高的Y射线吸收性能；SING S等[10]和 等[1]采用 方法，以、朋和 为原料， 有 辐射防护性能的新 。然而基材料硬度大、易碎、加工，使得陶瓷基 防护材料的应用 在局。

2.2中子防护材料

子的 与 子 相 ，较高的、 较好的 子 材料；而含、硼等 的，如 、 、硼酸、碳

等对 子有较强的吸收能力。，央子 和 子吸收 的 使用，发 的效应，实现 能和低能中子的目的。

基 材料作为防中子辐射 ，通常

和中子吸收添加剂 。、聚、和 有较 的子能力，可作为 基 的方法得到相应的 ；中子吸收剂则主要 重 、具有较大吸收截面的 和 [2]。

20: 70年代，采用中子吸收剂与高 作为 ，以高 为， 得了具有 结构的防中子辐射 [1]。此后，又有科研人 的方法、 加入 ，卩用皮芯工 了防中子辐射 ，获得了较好 的防辐射效果[1415]。

国内的相关研究 20- 80年代，王学晨

等[16]在 加 剂和中子吸收，制得有 结构的 ，丨为35%， 有较好的力学性能， 作辐射防护 。的提高有 辐 的改善，随之下降，为保 的力学性能， 。齐鲁等[17]采用.

硼