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《南京航空航天大学》 2010年
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核电工作和医用放射场所屏蔽低能光子的稀土基辐射防护材料的研究

李江苏  
【摘要】: 稀土元素位于元素周期表ⅢB族,包括钪、钇和镧系元素共17种元素,它们的K层吸收边位于“铅的弱吸收区”,因此稀土元素可以替代铅元素防护低能射线。 本文分别采用表面处理法制备了稀土氧化物(氧化铒、氧化钐、氧化铈)/环氧树脂辐射防护材料,采用辐照接枝聚合的方法制备了聚丙烯酸盐/环氧树脂辐射防护材料。通过X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜、能量色散型X射线能谱仪等方法研究了材料的微观结构;对材料的力学性能进行了测试和分析;用多道γ谱仪和GammaVision软件测试并分析了材料的辐射防护能力;运用基于蒙特卡罗方法的EGSnrc程序模拟了射线在材料中的输运过程,讨论了射线通过材料前后注量和剂量的变化,将模拟屏蔽率与实际屏蔽率进行了对比,从而揭示出影响材料屏蔽率的因素。比较了聚丙烯酸铅/环氧树脂和聚丙烯酸钐/环氧树脂复合材料的辐射防护性能;对比了钐元素浓度相同的氧化钐/环氧树脂和聚丙烯酸钐/环氧树脂复合材料的微观结构和各项性能,揭示两种制备方法的优缺点;根据金属元素K层吸收边的不同,在一种材料中同时加入不同的元素,探索材料防护高低能混合射线的能力。 结果表明,两种方法制得的材料中稀土元素分布都比较均匀,复合材料的力学性能与纯环氧树脂相比得到了改善,防护射线效果明显;表面处理法制得的材料中稀土元素含量容易提高,而聚丙烯酸盐/环氧树脂中稀土元素的含量较难提高,但力学性能更为优异;采用辐照接枝聚合的方法制备复合材料的过程中照射剂量控制在50KGy左右为宜;通过在一种材料中同时加入铅和钐两种金属元素可以提高材料防护高低能混合射线的能力;稀土元素防护低能射线的能力强于传统的屏蔽元素铅,稀土基环氧树脂辐射防护材料屏蔽低能光子的质量吸收系数高于纯铅,因此与铅相比它是一种轻质的材料。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TL7

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