[发明专利]中子屏蔽件及其制造方法

说明书

一种中子屏蔽件及其制造方法，包括固化成型的硼铁粉和混凝土的混凝土屏蔽材料，密度为2.3g/cm³‑4.0g/cm³，其中，硼铁混凝土屏蔽材料中包括硼铁粉和混凝土，硼铁混凝土屏蔽材料中含有5％‑40％的硼铁粉；所述硼铁粉中包括硼元素和铁元素，硼元素的占比为8％‑13％，由于在硼铁粉中的硼元素是纯硼元素，不是硼的化合物，使得对热中子和超热中子有更好的吸收效果，屏蔽效果有较大程度的提高。并且，只有这样比例的硼铁粉与混凝土混合的材料利于固化成型，均匀性更好，使得屏蔽件具有更加适合的强度，具有更好的应用前景。

技术领域

本发明属于中子辐射屏蔽领域，具体涉及一种中子屏蔽件及其制造方法。

背景技术

中子是组成原子核的核子之一，不带电，具有穿透能力强、易发生核反应等特点，因此中子是研究核反应很好的探针粒子，同时也是在核能开发应用中占据主导地位的粒子。从反应堆到各种核装置都离不开对中子的屏蔽。反应堆中产生的中子通常是麦克斯分布的连续中子谱，高能粒子加速器轰击散裂靶产生的中子能力可以达到上百兆电子伏特以上。

所有的核设施和核装置都需要很好的屏蔽防护，以保证周围人员的安全。同时在引出中子束线上，也需要对散射中子有很好的屏蔽，以保证低实验厅本底，满足实验需求。能谱很宽的中子束通常称为白光中子束，能区覆盖从热中子到快中子。高能质子与材料相互作用或者高能中子与材料相互作用都会产生各种能量的较低能的中子，同时中子在材料中会发生慢化，相互作用的附近就会产生白光中子场。

不同能量的中子与不同原子核反应具有非常不同反应特点，特别和中重核反应有很宽的共振区，因此，单质材料对白光中子屏蔽效果差。白光中子的屏蔽需要采用复合元素的材料实现。现有技术中，对于白光中子的屏蔽措施采用组合材料的方式，如铁加混凝土的方案。但是，现有技术中的屏蔽方案的对于白光中子的屏蔽效果不够理想，屏蔽作用还有待提高。

发明内容

本发明提供一种中子屏蔽件及其制造方法，使得能够对白光中子束实现更好的屏蔽效果。

根据第一方面，一种实施例中提供一种中子屏蔽件，包括硼铁粉和混凝土制成的硼铁混凝土材料，为固体，密度为2.3g/cm³-4.0g/cm³，硼铁粉在所述硼铁混凝土材料中的占比为5％-40％，其中，所述硼铁粉中包括硼元素和铁元素，硼元素在硼铁粉中的占比为8％-13％。

可选的，所述硼铁混凝土屏蔽材料中，包括：0.50％-5.00％的硼元素、0.60％-1.00％的氢元素、0.06％-1.00％的碳元素、31.00％-51.00％的氧元素、0.90％-1.55％的钠元素、0.10％-0.20％的镁元素、2.00％-3.50％的铝元素、20.00％-33.00％的硅元素、0.70％-1.30％的钾元素、2.60％-4.50％的钙元素以及5.0％-37.00％的铁元素。

可选的，当所述硼铁混凝土屏蔽材料中硼铁粉含量为5％时，其中，所述硼铁混凝土屏蔽材料中至少含有0.53％的硼元素和5.8％的铁元素。

可选的，当所述硼铁混凝土屏蔽材料中硼铁粉含量为10％时，所述硼铁混凝土屏蔽材料中至少含有1.06％的硼元素和10.2％的铁元素。

可选的，当所述硼铁混凝土屏蔽材料中硼铁粉含量为20％时，所述硼铁混凝土屏蔽材料中至少含有2.1％的硼元素和3.5％的铁元素。

可选的，当所述硼铁混凝土屏蔽材料中硼铁粉含量为40％时，所述硼铁混凝土屏蔽材料中至少含有4.2％的硼元素和36.0％的铁元素。

可选的，所述屏蔽件为长、宽和高分别为200mm、100mm和50mm的块状硼铁混凝土材料。

根据第二方面，一种实施例中提供一种中子屏蔽件的制造方法，包括：

提供硼铁粉，所述硼铁粉中纯硼元素的占比为8％-13％；