[发明专利]一种耐高温夹心结构复合屏蔽体

说明书

本发明公开了一种耐高温夹心结构复合屏蔽体，包括：外层有机屏蔽材料和内层芯体材料，复合屏蔽体采用3D打印成型，外层有机屏蔽材料包括：占外层有机屏蔽材料重量10％‑90％的外层聚合物，占外层有机屏蔽材料重量5％‑80％的屏蔽物质，占外层有机屏蔽材料重量2％‑20％的加工助剂，聚合物为尼龙或聚醚醚酮，屏蔽物质为碳化硼或钨或碳化硼和钨占；内层芯体材料包括：占内层芯体材料重量10％‑90％的内层聚合物，占内层芯体材料重量5％‑80％的屏蔽物质，占内层芯体材料重量2％‑20％的加工助剂，内层聚合物为聚乙烯或聚丙烯，屏蔽物质为碳化硼或钨或碳化硼和钨占；该结构的屏蔽体具有较高的耐温性，同时增加了材料整体的氢含量，改善了材料的屏蔽效果。

技术领域

本发明涉及核辐射屏蔽防护领域，具体地，涉及一种耐高温夹心结构复合屏蔽体。

背景技术

现有有机复合屏蔽材料大多以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃类原材料作为基体，材料的优点是加工成型性能优异，氢含量高，利于快中子的慢化。加入铅、钨和(或)碳化硼，对快中子、热中子、γ射线有良好的综合屏蔽效果。但是这类材料的使用温度不高，聚乙烯在常温下使用，聚丙烯使用温度在100℃左右。

使用环氧树脂为基体的屏蔽材料，其使用温度在150℃左右。

以上材料均无法满足屏蔽材料对靠近堆芯部位屏蔽体耐高温的要求，因此研制了以尼龙(PA)或聚醚醚酮(PEEK)为基体，以钨和(或)碳化硼为γ射线、中子射线为屏蔽物质的复合屏蔽材料，该类屏蔽材料可在180℃和300℃环境条件下使用。但是PA或PEEK的氢含量在4％～9％，远低于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃材料15％的氢含量，在需要慢化快中子的场合将影响屏蔽效果，造成屏蔽材料偏厚。

现有屏蔽材料或屏蔽体使用温度最高在150℃左右，不能满足靠近堆芯部位的使用温度要求。

现有屏蔽材料可进行分层设计，如聚乙烯层1+铅板2的结构，也可以实现不同材料的分层挤出，其结构如图1。单纯分层制备的材料由于没有封口，高温环境下耐温低的材料将熔融，造成整体结构被破坏。因此，传统分层挤出制备方法无法制备适合高温环境下使用的夹心式结构。

发明内容

本发明提供是一种耐高温夹心结构复合屏蔽体，使该结构的屏蔽体具有较高的耐温性，使用温度在180℃和300℃，同时增加了材料整体的氢含量，改善了材料的屏蔽效果。

该屏蔽体采用3D打印的方式成型，3D打印技术才能够实现两种不同材料，外层完全包覆内层，同时可成型各种异型体或中间有贯穿孔道的结构。本发明兼顾材料的使用温度和快中子慢化效果，将聚烯烃类屏蔽材料和尼龙、聚醚醚酮类材料复合，制成夹心式结构屏蔽体。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种耐高温夹心结构复合屏蔽体，所述复合屏蔽体包括：

外层有机屏蔽材料和内层芯体材料，内层芯体材料包裹在外层有机屏蔽材料内，复合屏蔽体采用3D打印成型，其中，外层有机屏蔽材料包括：占外层有机屏蔽材料重量10％-90％的外层聚合物，占外层有机屏蔽材料重量5％-80％的屏蔽物质，占外层有机屏蔽材料重量2％-20％的加工助剂，聚合物为尼龙或聚醚醚酮，屏蔽物质为碳化硼或钨或碳化硼和钨占；

内层芯体材料包括：占内层芯体材料重量10％-90％的内层聚合物，占内层芯体材料重量5％-80％的屏蔽物质，占内层芯体材料重量2％-20％的加工助剂，内层聚合物为聚乙烯或聚丙烯，屏蔽物质为碳化硼或钨或碳化硼和钨占。

进一步的，3D成型的复合屏蔽体为方形，或圆弧形，或Z字形，或者屏蔽体中间有贯穿孔道。

进一步的，外层有机屏蔽材料成分：尼龙含量56％，碳化硼含量40％，加工助剂含量4％；内层芯体材料成分：聚乙烯含量68％，碳化硼含量30％，助剂含量2％。