[发明专利]一种辐射屏蔽容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种辐射屏蔽容器及其制备方法，辐射屏蔽容器包括容器盖与容器筒体两部分，均为夹层结构屏蔽容器，包括屏蔽容器包壳，以及填充在屏蔽容器包壳内的中间层；屏蔽容器包壳为不锈钢，中间层为耐热耐辐照的中子屏蔽材料，屏蔽容器包壳用于屏蔽伽玛射线，提供力学强度，中间层用于提供中子射线屏蔽；方法包括包壳加工，配料，初步混料，加引发剂，浇注，静置固化，封焊，打磨，清洗；本发明能够减少氧化钚粉末的储存时对环境辐射的影响，通过本发明中的辐射屏蔽容器能够使氧化钚粉末在储存过程中产生的中子与伽玛射线剂量得到有效屏蔽，避免拼接缝剂量热点，提高容器的屏蔽效果，通过本发明中的制备方法能够提高屏蔽容器的生产效率。

技术领域

本发明涉及核燃料循环与材料辐射防护领域，具体地，涉及一种辐射屏蔽容器及其制备方法。

背景技术

超铀元素同位素是现代核工业中重要的核材料，包括钚、镅等原子系数大于92的元素同位素，超铀元素如钚的同位素具有极强的化学毒性，并且在存放过程中由于自发衰变产生α射线、放射线气溶胶、伽玛射线，同时自发裂变以及(α，n)反应产生中子射线，超铀元素同位素衰变时会产生热量，比功率较高，物料中心温度高达300℃以上，超铀元素同位素的长期贮存需要考虑中子射线防护，伽玛射线防护，屏蔽材料的耐热问题等。含钚氧化物粉末物料的长期储存对屏蔽容器有较高的要求。现有技术中没有关于同位素长期储存用屏蔽容器相关技术。

发明内容

本发明为了减少氧化钚粉末及其它超铀元素同位素的储存时对环境辐射的影响，使粉末在储存过程中产生的中子与伽玛射线剂量得到有效屏蔽，避免拼接缝剂量热点，提高容器的屏蔽效果，提高屏蔽容器的生产效率。

由于超铀元素同位素如氧化钚粉末放出的伽玛射线能量较低，用较薄的不锈钢材料就能把伽玛剂量降低到较低的水平，而中子射线能量高，屏蔽难度大，需要用氢含量的中子慢化材料与中子吸收截面较大的材料进行屏蔽，而且需要较厚的屏蔽材料才能把中子射线屏蔽到剂量控制值以下。由于超铀元素在存放过程中衰变热功率较大，为了避免放热对屏蔽材料的影响，屏蔽材料长期使用温度需要达到100℃以上。

为实现上述发明目的，本申请一方面提供了一种辐射屏蔽容器，所述辐射屏蔽容器包括屏蔽容器筒体和屏蔽容器盖两部分，屏蔽容器筒体和屏蔽容器盖均为夹层结构，夹层结构包括屏蔽容器包壳，以及填充在屏蔽容器包壳内的中间层；屏蔽容器包壳为不锈钢，中间层为耐热耐辐照的中子屏蔽材料，屏蔽容器包壳用于屏蔽伽玛射线并提供容器搬运所需要的力学强度，中间层用于提供中子射线屏蔽。

屏蔽容器内包壳厚度2-10mm，外包壳厚度2-10mm，主要用于为容器提供力学强度与伽玛射线屏蔽，如果包壳低于2mm，则一方面会导致屏蔽容器外表面伽玛剂量迅速增加，另一方面容器的力学强度会受到一定影响，如果包壳太厚，由于钢的密度比较高，会增加容器的总重量，使容器整体显得笨重，超铀元素伽玛射线能谱较软，伽玛射线在钢中的衰减速度比较快，随着钢材厚度的增加，对总剂量的减弱效果越来越小，经容器屏蔽后剩余大部分剂量为中子剂量。屏蔽容器中间夹层用于中子射线屏蔽，厚度60-150mm，如果屏蔽层厚度小于60mm，屏蔽容器对中子射线的屏蔽率低于50％，作用不明显，而当屏蔽层厚度达到150mm时，屏蔽率达到80％以上，如果再增加厚度，则作用不明显，而且会大幅增加屏蔽体的重量与体积，增加搬运难度，如若将屏蔽率再提高5％，则屏蔽体的厚度需要再增加40mm以上。

优选的中子射线屏蔽材料为含硼环氧树脂，含硼环氧树脂最高使温度达到150℃，可用浇注的方法进行成型。

优选的含硼环氧树脂中各组分的比例为：环氧树脂：30-50份，碳化硼0.5-2份，氢氧化铝粉：48-69.5份。环氧树脂起粘结作为，并提供一定量的氢，碳化硼为中子吸收材料，氢氧化铝提供氢作中子慢化剂，同时降低屏蔽材料的成本。

另一方面，本发明还提供了一种辐射屏蔽容器的制备方法，所述方法包括：

第一步包壳加工：加工出屏蔽容器筒体包壳与屏蔽容器盖包壳，预留浇注口；