中国科学院张楠楠
改性纳米复合屏蔽材料屏蔽机理示意图
信用:霍志平 博士；医生
中国科学院合肥物理研究所的霍志鹏和他的学生赵胜最近开发了一种无铅中子和伽马射线复合屏蔽材料，该材料具有高屏蔽性能和环境友好性
他们的结果发表在《核材料与能源》杂志上
通过一系列复杂而全面的实验，测试了改性氧化钆/碳化硼/高密度聚乙烯(Gd2O3/B4C/HDPE)复合材料屏蔽中子和伽马射线的安全性和有效性
中子作为一种电中性粒子，具有很强的穿透性，在粒子碰撞过程中总是会发出二次伽马射线
科学高效的屏蔽中子方案是同时选择高Z(原子序数)、低Z材料和中子吸收材料进行组合屏蔽
然而，含铅材料的应用受到生物毒性的限制
稀土元素钆在自然界中通常以无毒的Gd2O3形式存在，一直表现出较高的平均热中子吸收、耐高温和良好的γ屏蔽性能
研究人员首先研究了屏蔽机理，然后采用偶联剂对Gd2O3进行表面改性，以改善界面相容性和Gd2O3在基体中的分散性
“它是无铅的，不会对环境或人类构成威胁，”博士说
霍，从事辐射和环保工作多年
他进一步解释了这个辐射屏蔽系统是如何工作的
快中子与钆(Gd)发生非弹性碰撞，与氢发生弹性碰撞，直至变成热中子，最后被高Z元素Gd和硼吸收
实验结果表明，在CF-252环境下，厚度为15 cm的条件下，复合材料的中子屏蔽率可达98%
在cS-137和CO-60环境中，在相同厚度下，复合材料的伽马屏蔽率分别为72%和60%
其综合屏蔽性能优于常规硼-聚乙烯准直屏蔽，适用于实验先进超导托卡马克(EAST)中子谱和γ谱诊断系统
据研究人员称，它有望成为中子-伽马混合场的辐射屏蔽材料
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