[发明专利]防辐射混凝土和防辐射外壳

说明书

本发明涉及一种防辐射混凝土和防辐射外壳，用于屏蔽放射源的辐射线，尤其用于屏蔽中子和γ射线。

为了屏蔽放射电离射线和/或中子射线的放射源，例如为了屏蔽在反应堆装置放射通道区内的射线、裂变中子源或医用设备的射线，通常采用钢、铸造材料、聚乙烯层、铅、铝合金以及这些材料的组合作为屏蔽材料。通过用所谓的中子毒物，例如硼，尤其是硼同位素，或镉掺入这些材料，使这些屏蔽材料特别适用于屏蔽中子。在这种情况下，取决于所选择的中子毒物浓度，例如硼浓度，和中子能量，以较强或较弱的程度吸收中子。

放射源的类型、大小和功率，决定性地确定了屏蔽装置的结构、材料选择和材料配置。通常所需要的屏蔽装置总厚度，取决于在屏蔽装置入口处的射线强度、所期望的通过屏蔽装置的厚度对射线强度的削弱以及所选择的屏蔽材料具体的屏蔽效果。

对于特别强的放射源，例如反应堆装置的放射通道，为了能获得一种针对产生的热、中子和γ射线的有效防护外壳，屏蔽装置由于其在这种情况下需要的大的总厚度，所以通常有特别大的体积。此外，对于反应堆装置或裂变中子源，防护外壳或防护屏障分成不同类型材料的多个区段或层。例如反应堆堆芯由作为防护外壳的第一层的流动的冷却水冷却和屏蔽。与此第一层相连的通常是固体材料的第二层，优选具有较大密度的混凝土。因此，防护外壳由固体构成的各层，必须耐液体和雾状的水腐蚀。为此，选择用作屏蔽材料的固体主要用精炼的金属覆套或封装。这样做在结构设计和装配方面特别麻烦。

除此之外的缺点是，放射源复杂结构造成了一些空腔，但由于这些屏蔽材料是固体，所以不能或不能完全利用于屏蔽。其结果是，为了要达到按条例规定的屏蔽效果尺寸特别大，以及这种防护外壳特别昂贵。

由杂志“混凝土”(10/78,368至371页)题为“防辐射混凝土-设计、生产和检验建筑工程用防辐射混凝土须知”的专业论文，已知将含硼的物质作为填料掺入混凝土。这些含硼的物质例如是硬硼钙石、Borcalzit、Borfritte和碳化硼。此外在上述专业论文中还说明了重的金属填料，例如细铁丸或钢砂。

迄今为止人们认为，一方面含硼的填料以及另一方面金属的重填料只能以很小的份额添加到混凝土中，以防止例如对混凝土的凝固造成不利影响。采用在上述专业论文中说明的防辐射混凝土，按专业界目前的认识水平，同样只能制造大尺寸的防辐射外壳。

因此本发明的目的是提供一种防辐射混凝土，采用它能在获得尽可能好的吸收射线的屏蔽效果的同时制成一种体积特别小的防辐射外壳。这些应在安装适应性特别高再加上购置和制造成本特别低的情况下实现。为此目的还应提供一种防辐射外壳。

在按本发明的第一种实施形式中，为达到上述目的采用一种防辐射混凝土，它包括重量百分比含量至少为5.0％，尤其是至少为7.8％、粒度达1mm的第一种含硼的填料，以及粒度达7mm的第二种金属填料。

第一种实施形式的防辐射混凝土特别适用于屏蔽强的中子射线。

按本发明的第二种实施形式，为达到上述目的采用一种防辐射混凝土，它包括粒度达1mm的含硼的填料，以及包括重量百分比含量在80与90％之间、粒度达7mm的第二种金属填料。

在第二种实施形式的防辐射混凝土中，第一种含硼的填料优选地具有重量百分比份额或含量在1.0与1.5％之间。第二种金属填料的重量百分比份额优选地在85至89％的范围内。

第二种实施形式的防辐混凝土特别适用于屏蔽强的γ射线。

试验再次理想地和令专业界惊异地证明，这两种实施形式的防辐射混凝土，尽管有高的第一种含硼填料的含量和高的第二种金属填料的含量，仍能制造和应用在工程中。

按本发明的防辐射混凝土特别适用于制造一种防辐射外壳，其中壁面区由至少两种实施形式之一的防辐射混凝土构成。

本发明考虑问题的出发点是，为了在体积最小的同时达到特别高的屏蔽效果，应利用这样一种屏蔽材料或防辐射材料，即，它能注入即使结构复杂的空腔内，并因而在放射源的附近便已经取得屏蔽效果。在这种情况下屏蔽材料的成分应设计为能直接受射线作用。换句话说，这种屏蔽装置应特别耐温和耐辐射，由此也允许直接用在放射源旁并因而处于极端的环境条件下。此外还应考虑到由屏蔽材料的成分决定的自活化潜能。也就是说填料的成分经相当长时间的照射可能被大量γ射线活化并自身成为放射性物质。