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防辐射混凝土

2020-04-09 21:01

能屏蔽X射线、γ射线或中子辐射的混凝土,又称重混凝土、防护混凝土。这种混凝土的表观密度较大,一般大于2 700 kg/m3。防辐射混凝土常用在核电站、医疗单位和原子研究与试验设施中作生物屏蔽。混凝土作为防辐射材料通常最为经济,而且可以浇注成任何形状,设计、施工容易,有足够的强度和耐久性。

防辐射混凝土设计中必须考虑两种类型的辐射。①X射线和γ射线,它们有极大的穿透能力,但当它穿过任何一种材料时,都可以被逐渐吸收。材料减弱这些高能量、高频电磁波主要是按照康普顿散射效应的衰减效率,大致与在辐射路线中材料的质量成正比。所以材料的表观密度越大,防护结构的厚度可越小,故防辐射混凝土的生产一般采用天然的重骨料,以达到减小屏蔽厚度的目的。②各种中子,它们是原子核中不带电荷的粒子,中子射线即是这些粒子形成的中子流。按能量的大小和运动的速度,中子射线又分为慢速中子、中速中子、快速中子,原子核只能俘获吸收慢中子,快中子只有通过和原子核的碰撞才能减速,但某些物质的原子核和中子碰撞时会产生第2次γ射线。中速中子通过轻元素原子核可以减速到被俘获要求的能量,故防辐射混凝土需含有重元素使快中子慢下来,如铁;含有轻元素可减慢中速中子的速度,如氢;还应含有对中子具有高的吸收能力,而发射的γ射线低的元素,如硼。

由于混凝土是氢和其他轻核以及原子序数较高的核的混合物,并能制成密度在较大范围内变化的材料,普通混凝土本身就是价廉的防辐射材料。作为有效的防辐射混凝土,需加大其表观密度,采用重骨料(重晶石、赤铁矿、磁铁矿、钢铁碎块等),并采用水化后含结合水较多的水泥,如铝酸盐水泥或硅酸盐水泥,掺入含结合水较多的矿物,如锂盐以及硼和硼的化合物等,可进一步改善其防护性能。

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