[发明专利]一种辐射防护材料

说明书

本发明公开了一种辐射防护材料，包括基体，固化剂，中子吸收剂，密度增加剂，所述基体与固化剂、密度增加剂的质量比为1：0.1~0.5：1~2，中子吸收剂的质量占总质量的0.5~1.5%，所述中子吸收剂由质量比为5~30%改性碳化硼与65~95%超高分子量聚乙烯复合而成；本发明通过将改性碳化硼与超高分子量聚乙烯复合，结合超高分子量聚乙烯慢化中子，碳化硼吸收中子的优点，并与一定量的基体、固化剂、密度增加剂协同作用，制备了一种体系黏度低、适合于浇注各种异型材，且氢元素含量高，能够有效地将中子减速，同时具有优异的机械性能和中子屏蔽性能的新型中子屏蔽辐射防护材料。

技术领域

本发明涉及对核电站产生的乏燃料进行屏蔽的材料，尤其涉及一种辐射防护材料。

背景技术

根据我国核电中长期发展规划，到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万kw，在核电项目建设的同时，同步建设中低放射性废物处置场，以适应核电发展不断增加的中低放射性废物的处理需要；核电站乏燃料具有强放射性，必须考虑辐射防护问题，特别是中子射线，由于中子射线具有能量大、穿透能力强等特点，对它的防护就显得尤为重要，中子屏蔽材料的应用得到了极大的关注，其主要用于核电站中核反应堆和易受中子辐射污染的建筑、装置和设备等部位的防护。

随着核技术及工业的发展，人们发现碳化硼具有较高的热中子吸收能力，这是因为其含有¹⁰B，¹⁰B是天然硼同位素的2种稳定同位素之一，其热中子吸收截面为3837靶恩，通过反应¹⁰B(n，α)7Li吸收中子后，放出的He和Li无放射性，使的硼的化合物——碳化硼成为较安全的屏蔽材料，¹⁰B在天然硼中丰度18.8％，其对中子的吸收很强，但对快中子的吸收有限。

目前常用的中子吸收体有碳化硼陶瓷板，碳化硼-铝复合材料板，碳化硼粉末混合胶体冷压成型板以及碳化硼粉末painting方式等，铝基的碳化硼复合材料、碳化硼陶瓷材料焊接能力有待验证，同时掺杂的碳化硼含量少，同时在厚度要求方面受限制，同时该类材料存在耐热老化性能较差，成型性能差，粘度不佳，不适宜浇注、机械性能不佳、屏蔽效果差等情况。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种辐射防护材料以克服耐热老化性能较差，成型性能差，粘度不佳，不适宜浇注等问题，同时材料具有优异的机械性能和中子屏蔽性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种辐射防护材料，包括基体，固化剂，中子吸收剂，密度增加剂，所述基体与固化剂、密度增加剂的质量比为1：0.1~0.5：1~2，中子吸收剂的质量占总质量的0.5~1.5%，所述中子吸收剂由质量比为5~30%改性碳化硼与65~95%超高分子量聚乙烯复合而成。

本发明将改性碳化硼与超高分子量聚乙烯复合，结合超高分子量聚乙烯慢化中子，碳化硼吸收中子的优点，并与一定量的基体、固化剂、密度增加剂协同作用，制备了一种体系黏度低、氢元素含量高，能够有效地将中子减速，同时具有优异的机械性能和中子屏蔽性能的新型中子屏蔽辐射防护材料。

优选的，所述改性碳化硼为硅烷偶联剂KH570水解在乙醇溶液中处理碳化硼制得，硅烷偶联剂KH570用量为碳化硼质量的1~5%，所述乙醇溶液质量分数为70%，所述碳化硼与乙醇的固液比为（5-30）mg：100ml。

KH570硅烷偶联剂对碳化硼有较好的偶联作用，适当添加KH570增强了碳化硼与超高分子量聚乙烯之间的结合力，可以有效改善基体与颗粒界面，减少两相之间孔隙，提高材料韧性，使得材料在受到外界负荷冲击时，承载负荷的有触截面增加，从而增强材料冲击强度；同时偶联剂过量会在碳化硼表面形成多余的物理吸附层，填充在碳化硼和超高分子量聚乙烯之间，起润滑作用，降低材料冲击强度。

本发明还提供所述中子吸收剂的制备方法如下：按质量比将改性碳化硼加入到超高分子量聚乙烯中，球磨，热压成型。