新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析研究

袁微微

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的提高，對(duì)新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的研究也越來越深入。在核物質(zhì)的使用和研究中，防護(hù)材料的質(zhì)量和體積都比較大，對(duì)核技術(shù)應(yīng)用裝置的推廣和發(fā)展都產(chǎn)生不好的影響。因此，加強(qiáng)對(duì)新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用分析的研究，推動(dòng)和輻射防護(hù)材料的優(yōu)化升級(jí)，是實(shí)現(xiàn)核輻射技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：新型核輻射防護(hù)材料;設(shè)計(jì)及應(yīng)用;分析研究

中圖分類號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）12-0079-02

在新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析的研究中，需要依據(jù)材料與放射性涉嫌相互作用的原理，制作出新型核防護(hù)材料的具體研制配方，并通過不同的加工技藝完成樣品的制作，并對(duì)樣品的防護(hù)功能和機(jī)械性功能等進(jìn)行檢測(cè)，從而完成新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，推動(dòng)核技術(shù)的發(fā)展。在新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)中，要盡量減少核輻射防護(hù)材料的質(zhì)量和體積，提高其對(duì)高溫的耐受性，實(shí)現(xiàn)核技術(shù)應(yīng)用裝置的普遍推廣。另外，在新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，需要按照國家的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。例如，《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》等。因此，本文主要基于物質(zhì)對(duì)放射線的具體作用的研究，探討新型核輻射防護(hù)材料在設(shè)計(jì)中的配方和工藝，確保核輻射防護(hù)材料的性能，并提高其綜合作用。

1物質(zhì)對(duì)放放射性射線的具體作用

核輻射對(duì)于軍事的發(fā)展和人們?nèi)粘５纳罹哂惺种匾囊饬x和作用。其主要是包括α射線、β射線、中子以及y射線等。在核輻射中，α射線的本質(zhì)是α粒子流，其具有較大的質(zhì)量和電流作用。β射線一般為負(fù)電子流，其是在放射性核在β衰變的過程中所釋放出來的一種電子流。β射線對(duì)物質(zhì)具有穿透性，并且可以用射程的遠(yuǎn)近來進(jìn)行表示。當(dāng)β粒子與其他物質(zhì)發(fā)生相互作用的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)散射的狀況。并且β射線的穿透距離即射程并不是一個(gè)固定的數(shù)值，而是存在著一個(gè)分布的范圍。在β射線出現(xiàn)持續(xù)的減弱的狀況時(shí)，其射程也將逐步接近極限。Y射線與物質(zhì)相互作用時(shí)會(huì)出現(xiàn)原子反應(yīng)，其反應(yīng)的形式包括電子對(duì)效應(yīng)、康普頓效應(yīng)，以及光電效應(yīng)等。在y射線與物質(zhì)持續(xù)相互作用時(shí)，其原子反應(yīng)會(huì)逐漸地減弱。另外，y射線的原子反應(yīng)中，電子效應(yīng)和光電反射效應(yīng)能夠使y射線的能量被物質(zhì)消耗掉。在y射線與物質(zhì)的反應(yīng)中，低能y射線的和原子序數(shù)大的介質(zhì)主要產(chǎn)生光電效應(yīng)。中子能夠與其質(zhì)量相似的氫碰撞，從而實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，來減慢速度。因此，在中子輻射材料的選取中，可以選擇包含大量氫原子的物質(zhì)。例如，石油、石蠟、塑料，以及水、碳?xì)浠衔锏取Ａ硗?，中子的衰減速度還與自身的能量、屏蔽的材料和厚度等有關(guān)。當(dāng)中子的能量較強(qiáng)時(shí)，屏蔽材料的能量和厚度對(duì)中子防控起著重要的作用。因此，在中子防護(hù)材料的選擇中，使用象硼等截面相對(duì)較大的物質(zhì)，能夠有效提高中子防護(hù)的效果。

2新型核輻射防護(hù)材料的配方和工藝設(shè)計(jì)

在核輻射的α射線、β射線、中子以及Y射線中，散射y射線的能量和貫穿能力都比較小。因此，當(dāng)散射y射線照射到防護(hù)材料上時(shí)，其能夠傳射防護(hù)層的距離也比較小。一般情況下，散射y射線在防護(hù)層表面較小厚度內(nèi)就會(huì)被明顯的削弱。并且，其衰減的速度具有一定的規(guī)律性。

I=Ioe^-mps

在選擇基本防護(hù)材料時(shí)，應(yīng)該遵循一定的原則。例如，應(yīng)該盡量選擇質(zhì)量減弱系數(shù)大的防護(hù)材料。再者，防護(hù)材料需要滿足穩(wěn)定不易分解、容易獲取和加工，價(jià)格較為經(jīng)濟(jì)等條件。這樣，才能有效提高核輻射防護(hù)的效果。在防護(hù)材料的選擇中，金和鉛的質(zhì)量防護(hù)系數(shù)比較大，其兩者的質(zhì)量減弱系數(shù)差別并不大。因此，金和鉛在核輻射防護(hù)中，其效果差距不大。但是，鉛的成本比較低，從而新型核輻射防護(hù)材料選擇鉛的具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。在新型核輻射防護(hù)材料加工過程中，粉末狀的鉛容易滿足加工的需求。由此，可以選擇粉末狀的鉛作為核輻射防護(hù)的基本材料。

基本材料選擇之后，要選取合適的輔助材料。輔助材料主要是指，為了改善防護(hù)材料的綜合性能，提升防護(hù)材料的效果和使用的滿意度，而加入的一些作為添加劑的材料。在輔助材料選擇的過程中，也要考慮到此材料質(zhì)量減弱系數(shù)。另外，在選擇輔助材料時(shí)，還要適當(dāng)?shù)募骖櫢纳品雷o(hù)材料的工藝性能、使用性能，以及其他的要求等。在各個(gè)金屬材料中，鐵和銅對(duì)核輻射的防護(hù)效果差別不大。但是，鐵的成本比較低，銅的成本比較高。因此，一般情況下選擇鐵作為核輻射防護(hù)材料的輔助材料。在非金屬元素中，S具有較大的質(zhì)量減弱系數(shù)。H的質(zhì)量減弱系數(shù)在低中能量時(shí)比較大。因此，可以考慮S和H的化合物作為核輻射防護(hù)材料的輔助材料。另外，在對(duì)中子的防護(hù)中，硼具有良好的防護(hù)效果，可以將硼作為輔助材料提高核輻射防護(hù)的效果。再者，丁苯橡膠和聚乙烯具有良好的粘結(jié)作用，能夠作為核輻射防護(hù)材料的粘結(jié)材料。丁苯橡膠和聚乙烯的機(jī)械性能較好，生產(chǎn)加工過程中使用也比較方便。而且，其具有優(yōu)良的柔軟性和彈性，容易獲取等優(yōu)點(diǎn)。因此丁苯橡膠和聚乙烯也可以作為核輻射防護(hù)材料的輔助材料。

在核輻射防護(hù)的基本材料和輔助材料選擇完成之后，需要進(jìn)行相關(guān)的調(diào)配工作，發(fā)現(xiàn)能夠更好的滿足防護(hù)要求的符合材料的配方，提高核輻射防護(hù)材料的防護(hù)效果。在核輻射防護(hù)材料的配方設(shè)計(jì)中，需要將防護(hù)材料的配方和密度進(jìn)行綜合的權(quán)衡。在滿足核輻射的防護(hù)要求時(shí)，也要盡量滿足結(jié)構(gòu)方面的要求。在復(fù)合防護(hù)材料的設(shè)計(jì)中，增加防護(hù)材料的厚度能夠有效提高材料的防護(hù)效果。因此，可以通過調(diào)整防護(hù)材料的厚度，來達(dá)到理想的屏蔽效果。

在核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)中，為了使其能夠適應(yīng)不同的環(huán)境和條件，需要制定合適的合成條件，從而提高核輻射防護(hù)材料的綜合性能。對(duì)于核輻射防護(hù)材料來說，其需要具有良好的柔性和優(yōu)良的回彈性、一定的隔熱和防潮的性能，以及較高的抗撕裂強(qiáng)度。并且核輻射防護(hù)材料最好便于洗消，從而能夠多次使用。這些性能能夠使得核輻射防護(hù)材料根據(jù)不同的使用對(duì)象和使用目的，制作成不同的形狀，便于核輻射防護(hù)材料的折疊和保存。在選取的核輻射防護(hù)材料中，由于橡膠和聚乙烯具有良好的成形工藝性。所以，在核輻射防護(hù)材料的配制中可以將其作為合成基料，提高其核輻射防護(hù)材料的綜合性能。

在現(xiàn)有的設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分的調(diào)研橡膠和聚乙烯兩種材料。在調(diào)研的過程中，可以選擇化學(xué)發(fā)泡和輻射交聯(lián)發(fā)泡作為核輻射防護(hù)材料的生產(chǎn)工藝。其中，在選擇輻射交聯(lián)發(fā)泡作為核輻射防護(hù)材料生產(chǎn)的工藝時(shí)，其生產(chǎn)的核輻射防護(hù)產(chǎn)品具有較強(qiáng)的耐磨性、耐高溫性，以及抗老化和抗龜裂的性能。因此，輻射交聯(lián)發(fā)泡生產(chǎn)的核輻射防護(hù)產(chǎn)品能夠有效提高核輻射防護(hù)材料的使用壽命，并且能夠滿足特殊場(chǎng)合以及特定條件下的使用需求。另外，選擇輻射交聯(lián)發(fā)泡作為核輻射防護(hù)材料的生產(chǎn)工藝能夠確保核輻射材料的內(nèi)部空洞具有較強(qiáng)的封閉性，從而有利于核輻射防護(hù)材料的洗消。這樣，核輻射防護(hù)材料可以制作成為放射性灰塵環(huán)境下人員和設(shè)備的防護(hù)器具。在采用化學(xué)發(fā)泡作為核輻射防護(hù)材料的生產(chǎn)工藝時(shí)，其生產(chǎn)的防護(hù)材料具有較好的回彈性和柔韌性。另外，化學(xué)發(fā)泡生產(chǎn)的防輻射材料的成本較低，從而有利于提高生產(chǎn)效率。但是，相對(duì)于輻射交聯(lián)發(fā)泡來說化學(xué)發(fā)泡生產(chǎn)的防輻射材料的洗消性較差。因此，化學(xué)發(fā)泡生產(chǎn)的防輻射材料一般可以在放射源儲(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)運(yùn)用，從而提高核輻射防護(hù)材料的使用效率。

3新型核輻射防護(hù)材料的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果

在新型核輻射防護(hù)材料完成配方和工藝設(shè)計(jì)之后，需要進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)。在實(shí)驗(yàn)中，能夠檢驗(yàn)核輻射防護(hù)材料的防護(hù)效果。通過模擬核輻射污染的環(huán)境，得到其對(duì)有害射線的屏蔽和防護(hù)的效果。另外，通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)核輻射防護(hù)材料的理化性能進(jìn)行檢驗(yàn)。例如，核輻射防護(hù)材料的抗拉性、防火阻燃性能等等。最后，通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)核輻射防護(hù)材料的加工工藝性能和使用的性能。要確保核輻射防護(hù)材料在制作不同用途和使用對(duì)象的防護(hù)器具時(shí)，其能夠保持相同的防護(hù)性能，不至于由于形狀等不同而影響或者降低防護(hù)材料的性能。另外，要確保防護(hù)材料在使用和運(yùn)輸過程中的耐用性，其應(yīng)該滿足運(yùn)輸和包裝的相關(guān)要求。

在新型核輻射防護(hù)材料的選擇中，要注意考慮經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用各種分子和高分子材料對(duì)核輻射的屏蔽性能，從而使核輻射防護(hù)材料滿足不同目的和條件的要求。提高核輻射的使用效率。在核輻射材料的加工工藝中，采用輻射交聯(lián)技術(shù)，從而提高核輻射材料的使用性能，滿足某些特殊情況下的使用要求。另外，為了提高核輻射材料的綜合性能，可以在核輻射材料生產(chǎn)中適當(dāng)?shù)募尤牍δ苄圆牧?。在確保核輻射良好的防護(hù)性能下，利用功能性材料能夠提高其強(qiáng)度、柔韌性、隔熱防潮性以及抗撕裂性等，提高核輻射防護(hù)材料的使用效果。

4結(jié)束語

在新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析中，要根據(jù)輻射防護(hù)的特點(diǎn)，采用不同的屏蔽防護(hù)材料運(yùn)用于不同的防護(hù)部位。隨著對(duì)輻射防護(hù)材料的使用性能要求越來越高，在新型核輻射防護(hù)材料設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該根據(jù)物質(zhì)對(duì)放射性射線的具體作用，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)材料的配方和工藝設(shè)計(jì)，不斷提高核輻射防護(hù)材料的綜合性能。最后，需要對(duì)新型核輻射防護(hù)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，從而確保其使用性能。