[发明专利]一种核辐射屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种核辐射屏蔽材料及其制备方法，所述核辐射屏蔽材料包括铒掺杂钨酸铋。钨和铋的K层“吸收边”分别为69.5KeV和90.5KeV，而铒的K层“吸收边”为57.5KeV，铒具有较低的K层“吸收边”，本发明将铒掺杂到钨酸铋中，利用铒的K层“吸收边”互补效应，提高了钨酸铋对低能X/γ射线的屏蔽性能。本发明提供的制备方法工艺简单，能耗低、无毒无害、容易实现，可为环保、高效的辐射防护材料开发提供有益参考。

技术领域

本发明涉及核辐射屏蔽材料领域，尤其涉及一种核辐射屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

核能与核技术应用是一把双刃剑，人类在享受巨大福祉的同时，若使用或防护不当，产生的高能射线(X、γ射线、中子等)可对人类健康和生态环境造成重大危害。铅(Pb)是一种广泛使用的X/γ射线防护材料，但铅有毒性，且对能量介于40～88KeV之间的射线存在“弱吸收区”，因此，新型、环保、高效的射线屏蔽材料对于保障涉核人员和公众的生命健康具有重要意义。

传统辐射防护理论关于物质对射线的减弱效果主要取决于粒子的种类、能量以及材料的元素组成和密度等因素。作为替代Pb的屏蔽材料，钽、钨、铋及稀土金属元素在X/γ射线辐射防护中的应用得到了广泛关注。中国发明专利CN107910089A公开了一种新型柔性无铅辐射防护服的制作方法，利用钽、钨、钡等无毒环保材料作为功能填料，屏蔽X/γ射线的性能与铅相当，可以有效地防护核辐射危害。美国RST公司通过掺杂钽改性聚氯乙烯和聚乙烯的新技术，开发了一种名为Demron的不含铅的核辐射防护织物，目前已被应用于多个领域。

然而X射线是连续波谱，能量范围较宽，而不同核素所发射的γ射线的能量各不相同，上述基于铅、铋等高原子系数元素的核辐射防护材料对低能射线的屏蔽效果还有待提高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术中不足，本发明的目的在于提供一种核辐射屏蔽材料及其制备方法，旨在解决现有铅、铋等元素对低能射线的屏蔽效果不佳的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种核辐射屏蔽材料，其中，所述核辐射屏蔽材料包括铒掺杂钨酸铋。

可选地，所述核辐射屏蔽材料为铒掺杂钨酸铋。

可选地，所述铒掺杂钨酸铋中铒与钨酸铋的摩尔比为(2～15):100。

可选地，所述铒掺杂钨酸铋的微观结构为由片层堆积形成的花球状结构，所述片层的厚度为50～80nm，所述花球的直径为0.5～2.0μm，所述铒掺杂钨酸铋的晶相为正交晶相。

本发明的第二方面，提供一种核辐射屏蔽材料的制备方法，其中，包括步骤：

提供铋源、钨源、铒源、酸溶液及水；

将所述铋源溶于酸溶液中，得到铋源酸溶液；

将所述钨源溶于水中，得到钨源水溶液；

将所述铒源溶于水中，得到铒源水溶液；

将所述铋源酸溶液和钨源水溶液混合，调节体系pH为5～7，得到钨酸铋前驱体溶液；

将所述铒源水溶液加入到所述钨酸铋前驱体溶液中，进行水热反应后，得到铒掺杂钨酸铋核辐射屏蔽材料。

可选地，

所述铋源选自硝酸铋、氧化铋中的一种或两种；和/或，

所述钨源选自钨酸盐，所述钨酸盐选自钨酸钠、钨酸铵中的一种或两种；和/或，

所述铒源选自硝酸铒、氧化铒中的一种或两种；和/或，

所述酸溶液为硝酸水溶液或醋酸水溶液。