CN112863721A - 一种铀基中子伽马复合屏蔽材料 - Google Patents

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康泰峰
聂皓
刘建成
王虹
单宏祎
牟雪婷
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/08—Metals; Alloys; Cermets, i.e. sintered mixtures of ceramics and metals
    • G21F1/085—Heavy metals or alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C43/00—Alloys containing radioactive materials

Abstract

本发明属于核材料研究及制造技术领域，具体涉及一种铀基中子伽马复合屏蔽材料。一种铀基中子伽马复合屏蔽材料，金属铀基体中添加金属钆，金属钆添加范围为0.1～2wt％。本材料采用真空熔炼的方法制备。本材料为金属钆均匀弥散在铀基体中，形成弥散型复合材料。金属铀为贫铀金属，其U235同位素原子数百分比小于0.3％。真空熔炼方法包含电弧熔炼、感应熔炼、电子束熔炼。将10kg贫铀金属与500g金属钆在真空感应炉内进行熔炼，完全熔化后进行搅拌，然后浇铸在模具内冷却，完全冷却后出炉；出炉将铸锭解剖后，利用光学显微镜观察材料组织，金属钆以第二相的方式均匀弥散在贫铀基体内。本发明形成一种屏蔽伽马射线的同时增强中子慢化效果的材料。

Description

一种铀基中子伽马复合屏蔽材料
技术领域
本发明属于核材料研究及制造技术领域，具体涉及一种铀基中子伽马复合屏蔽材料。
背景技术
屏蔽层对于辐射安全和有效利用放射源有着重要的意义。
对于中子射线的屏蔽，屏蔽材料一般采用氢元素材料制成。以使中子能够快速的减速，达到中子贯穿屏蔽层时实现慢化的目的，一般能够达到中子慢化效果较好的材料有水、石蜡等物质。其中金属钆是一种稀土金属，常用作原子反应堆中吸收中子的材料，利用其同位素中子吸收截面大的特性，作为轻水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收剂，而目前没有发现单独采用金属钆作为中子源屏蔽材料的应用例。
对于伽马射线的屏蔽，一般成熟的技术是采用重金属材料制备，例如铅、钨、贫铀等重金属材料，其中贫铀材料由于其优异的射线屏蔽能力和良好的力学性能，目前在伽马刀医疗设备、工业探伤机的方面应用效果良好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铀基中子伽马复合屏蔽材料，结合贫铀与金属钆的射线屏蔽特性，形成一种屏蔽伽马射线的同时增强中子慢化效果的材料。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种铀基中子伽马复合屏蔽材料，金属铀基体中添加金属钆，金属钆添加范围为0.1～2wt％。
本材料采用真空熔炼的方法制备。
本材料为金属钆均匀弥散在铀基体中，形成弥散型复合材料。
金属铀为贫铀金属，其U235同位素原子数百分比小于0.3％。
真空熔炼方法包含电弧熔炼、感应熔炼、电子束熔炼。
将10kg贫铀金属与500g金属钆在真空感应炉内进行熔炼，完全熔化后进行搅拌，然后浇铸在模具内冷却，完全冷却后出炉；出炉将铸锭解剖后，利用光学显微镜观察材料组织，金属钆以第二相的方式均匀弥散在贫铀基体内。
本发明所取得的有益效果为：
一种铀基中子伽马复合屏蔽材料，结合贫铀与金属钆的射线屏蔽特性，形成一种屏蔽伽马射线的同时增强中子慢化效果的材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本材料为金属铀基体中添加一定比例的金属钆，按照获得不同中子屏蔽效果，金属钆添加范围为(0.1～2)wt％。
本材料采用真空熔炼的方法制备。
本材料为金属钆均匀弥散在铀基体中，形成弥散型复合材料。
本材料可以利用金属冷加工、热加工等方法制备所需要的屏蔽材料部件、零件。
所述的金属铀为贫铀金属，其U235同位素原子数百分比小于0.3％。
真空熔炼方法为一般金属熔炼方法，包含且不限于电弧熔炼、感应熔炼、电子束熔炼等。
将10kg贫铀金属与500g金属钆在真空感应炉内进行熔炼，完全熔化后利用熔炼设备的搅拌装置进行搅拌，然后浇铸在模具内冷却，完全冷却后出炉。
出炉将铸锭解剖后，利用光学显微镜观察材料组织，金属钆以第二相的方式均匀弥散在贫铀基体内。
上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的典型实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种铀基中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于：金属铀基体中添加金属钆，金属钆添加范围为0.1～2wt％。
2.根据权利要求1所述的铀基中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于：本材料采用真空熔炼的方法制备。
3.根据权利要求1所述的铀基中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于：本材料为金属钆均匀弥散在铀基体中，形成弥散型复合材料。
4.根据权利要求1所述的铀基中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于：金属铀为贫铀金属，其U235同位素原子数百分比小于0.3％。
5.根据权利要求2所述的铀基中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于：真空熔炼方法包含电弧熔炼、感应熔炼、电子束熔炼。
6.根据权利要求4所述的铀基中子伽马复合屏蔽材料，其特征在于：将10kg贫铀金属与500g金属钆在真空感应炉内进行熔炼，完全熔化后进行搅拌，然后浇铸在模具内冷却，完全冷却后出炉；出炉将铸锭解剖后，利用光学显微镜观察材料组织，金属钆以第二相的方式均匀弥散在贫铀基体内。
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