熱噴涂層屏蔽γ射線與中子的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、核屏蔽設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是屏蔽γ射線、中子。中、高劑量的全身輻照危害最大,早已引起人們的足夠重視。過量的小劑量照射會引起人們的性腺、紅骨髓、骨、肺、甲狀腺、乳腺、皮膚、眼晶體等發(fā)生病變。這些病變潛伏期長、效應(yīng)出現(xiàn)晚,很容易為人所忽略。所以過量的小劑量照射對人體引起的慢性損傷和晚期效應(yīng)更要引起人們的注意。為了更大程度上減小小劑量照射對人體的危害,本文選用WC-12Co粉末、B4C粉末,采用亞音速火焰噴涂工藝制備屏蔽涂層,模擬計(jì)算了各涂層對γ射

2、線、中子的屏蔽效果,進(jìn)行了屏蔽實(shí)驗(yàn),測試了涂層經(jīng)γ射線、中子(100天)照射后的輻照效應(yīng)。
　　B4C熔點(diǎn)高達(dá)2450℃,亞音速火焰無法熔化粉末,不能直接噴涂制備B4C涂層。采用化學(xué)鍍鎳預(yù)處理工藝,在B4C粉末表面包覆一定厚度的低熔點(diǎn)鎳合金,直接用于火焰噴涂。過篩法測定粉末粒徑,約90％的B4C粉末增加5-20μm;SEM、EDS分析表明,部分粉末出現(xiàn)漏鍍現(xiàn)象;采用購置的WC-12Co粉末直接噴涂制備WC-12Co涂層。
　

3、　模擬計(jì)算表明,隨著γ射線光子能量的增加,WC-12Co涂層的防護(hù)效果急劇下降。γ光子能量小于0.1MeV時(shí),1mm厚的涂層可以屏蔽100%的射線。γ光子能量為3MeV時(shí),涂層防護(hù)效果最低,1mm厚的涂層只能屏蔽7.2%的射線。WC-12Co涂層適合屏蔽較小光子能量的γ射線。
　　中子屏蔽模擬計(jì)算表明,B4C涂層對熱中子屏蔽效果很好。0.15mm厚的B4C(99.8%10B)涂層完全可以屏蔽熱中子。1mm厚的WC-12Co涂層可以

4、屏蔽12%的熱中子。2mm厚的WC-12Co涂層只能屏蔽3.5%的快中子。B4C涂層不適合屏蔽快中子。
　　屏蔽實(shí)驗(yàn)表明,各涂層對射線的防護(hù)效果與理論計(jì)算值基本相符。
　　γ射線、中子輻照前后,WC-12Co涂層、基體的顯微組織、表面形貌、元素組成沒有發(fā)生明顯變化。中子輻照后,WC-12Co涂層結(jié)合強(qiáng)度提高約20%-50%。EDS分析表明,涂層與基體界面沒有發(fā)生微米級范圍內(nèi)的元素?cái)U(kuò)散。中子照射后鋼材屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度的顯著提