放射能屏蔽材料 |
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| 申请号 | CN201680008125.6 | 申请日 | 2016-06-24 | 公开(公告)号 | CN107251157A | 公开(公告)日 | 2017-10-13 |
| 申请人 | 金东龙; 洪范植; | 发明人 | 金东龙; 苏洪燮; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种放射能屏蔽材料，由于一直以来使用的放射能屏蔽材料中含有铅成分，因此存在对人体具有有害性等问题，还存在重量重的问题。本发明通过将黄土和麦饭石与 水 进行混合搅拌而成型为所需的屏蔽体形态后，进行加热烧制，通过对 碳 纤维 实施涂漆处理并将其粘贴到屏蔽体的外表面上，从而制成用于运输或储存放射线或放射能废弃物的密闭容器，或者可以制成放射能屏蔽用 建筑材料 。另外，也可以通过将黄土和麦饭石与水进行混合搅拌后，将其层积到 碳纤维 上的方式来制成多层结构，并将表皮层形成为碳纤维层，进而通过形成漆涂膜的方式来构成屏蔽材料。还可以通过在 混凝土 层的两面依次形成第一屏蔽层和第二屏蔽层来构成屏蔽结构物的墙体等。其中，第一屏蔽层通过混合所述黄土和麦饭石来形成，第二屏蔽层通过对碳纤维实施涂漆处理来形成。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种放射能屏蔽材料，用于屏蔽从医疗机构的放射线废弃物或核能设备的放射能废弃物中产生的放射线及放射能，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 放射能屏蔽材料技术领域[0001] 本发明涉及一种放射能屏蔽材料，更详细地，涉及一种利用黄土和麦饭石、碳纤维及漆制成的放射能屏蔽材料，以能够用作医用放射线或核能设备的放射能废弃物的运输用屏蔽体或放射能废弃物结构体的墙体或建筑材料等。 背景技术[0002] 放射性废弃物是指，作为放射性物质或受其污染的物质而成为废弃对象的物质。放射性废弃物释放放射能。不可避免地需要与其进行一定时间的隔离，直至不会对人体带来严重的影响为止。 [0003] 放射性废弃物根据污染水平分为‘中、低水平放射性废弃物’和‘高水平放射性废弃物(使用后的核燃料)’，中、低水平废弃物是指，在核电站等中使用的工作服、手套、部件等放射能含量相对低的废弃物，半衰期(核物质原子数降至一半的时间)为几小时至几年。 [0004] 最近，随着核反应堆或快中子增殖反应堆等核能设备、核聚变设备或作为患部医疗用而使用的放射性治疗设备等核能事业的发展，需要开发出能够对这些设备所产生的对人体有害的放射线进行屏蔽而使人体受到保护的材料。 [0005] 这种设备所产生的放射线有中子(Neutron)和γ射线(Gamma-Rays)。甚至它们的二次放射线也会成为对人体有害的对象，因此，要求屏蔽材料具有能够从人体安全地屏蔽掉这些放射线的能力。 [0006] 中子和γ射线给人类和环境带来很大的威胁。例如，俄罗斯的切尔诺贝利(Chernovyl)核电站的崩溃(1986年)和最近日本福岛(Fukushima)核电站的崩溃带来了威胁人类生存的灾难，应对2012～2013年将要面临的因超级太阳风暴(Super Solar Storm)等宇宙的最热地区(Hottest Region)生成的γ射线放射已迫在眉睫。 [0007] 现在，将厚厚的铅(Pb)板材作为γ射线放射的屏蔽材料来使用，但铅板材非常重，而且对人体有害(Toxic)，还诱发非常严重的环境问题。中子和γ射线对不同物质其衰减特性也不同，因此，人们想到将各种物质进行组合来作为屏蔽材料。 [0008] 当需要加工成多种形态的情况下，一般使用聚乙烯(Polyethylene)等屏蔽材料。一直以来，将聚乙烯中含有硼化合物的硼酸聚乙烯(Borated Polyethylene)等材料用作中子屏蔽材料，但是其全部依靠进口，因此价格上不合理，而且不能屏蔽γ射线。因此，需要开发出一种屏蔽能力优异，而且能够应用于多个领域的新型屏蔽材料。 [0009] 韩国公开专利第10-2006-0094712号(2006.08.30)中公开了一种含有硼和铅的聚乙烯放射线屏蔽材料及其制备方法，以代替上述进口产品，但是存在其中含有对人体有害的铅的问题。 发明内容[0010] 发明要解决的问题 [0011] 本发明的目的在于提供一种不含有对人体有害的铅的放射线屏蔽材料。 [0012] 用于解决问题的手段 [0013] 本发明涉及一种放射能屏蔽材料，用于屏蔽从医疗机构的放射线废弃物或核能设备的放射能废弃物中产生的放射线及放射能，其特征在于，包括：第一屏蔽层，通过将黄土和麦饭石与水进行混合搅拌来以规定厚度成型；第二屏蔽层，通过对碳纤维实施涂漆处理以多层方式粘贴在所述第一屏蔽层的两面来形成。 [0014] 此外，其特征在于，所述第一屏蔽层中的麦饭石被粉末化后与黄土混合搅拌而成型，干燥后在加热炉或锅中烘烤烧制，从而制成具有所需形态的屏蔽材料。 [0015] 此外，其特征在于，所述第二屏蔽层以将碳纤维粘贴在第一屏蔽层的表面后实施涂漆处理，接着在上述涂漆上粘贴碳纤维并再次实施涂漆处理的方式形成为多层。 [0016] 此外，本发明的放射能屏蔽材料，其特征在于，碳纤维层、第一屏蔽层、碳纤维层依次层积为多层，其中，所述第一屏蔽层为通过将黄土和麦饭石粉末与水混合搅拌并浸渍上述碳纤维且以在所述碳纤维层的两面形成规定厚度的方式形成的层；在最外层的表皮层形成碳纤维层，在该表皮层的碳纤维层的表面形成有以重复涂布的方式实施了涂漆处理的漆被膜层。 [0017] 此外，其特征在于，将所述碳纤维层和第一屏蔽层形成为多层结构后，根据屏蔽体的形态来成型干燥，之后，在加热炉中进行烧制后，在所述表皮层上形成漆被膜层。 [0018] 此外，本发明能够提供一种放射能屏蔽材料，其特征在于，包括：基底层，由混合有放射能屏蔽性金属氧化物的混凝土层来形成；第一屏蔽层，通过在所述基底层的一面或两面将黄土和麦饭石与水进行搅拌来形成；第二屏蔽层，通过在所述第一屏蔽层的外表面粘贴已被实施涂漆处理的碳纤维来形成。 [0019] 含有混凝土层的放射能屏蔽材料能够用于放射能屏蔽结构物的墙体等中。 [0020] 此外，其特征在于，通过在混合有放射能屏蔽性金属氧化物的混凝土之间插入相互隔开间隔的多个已被实施涂漆处理的碳纤维层，从而使所述基底层固化为一体的混凝土层。 [0021] 如上所述，通过在混凝土中插入形成多层已被实施涂漆处理的碳纤维层以使成为一体的混凝土层的基底层，可以被单独用作放射能屏蔽材料。 [0022] 此外，还可以仅在所述混凝土层即基底层的两面或一面粘贴形成已被实施涂漆处理的所述碳纤维层。 [0023] 可以通过考虑放射能废弃物的种类或运输容器或屏蔽结构物的周围环境或特性来适当地选择如上所述的具有不同结构的屏蔽材料结构，并加以利用。 [0024] 发明的效果 [0025] 本发明提供一种用于屏蔽在医疗机构或核能设备等中受到污染的放射线或放射能废弃物的放射能的屏蔽材料，通过将黄土和麦饭石进行混合搅拌来形成第一屏蔽层，并在该第一屏蔽层上形成由已被实施涂漆处理的碳纤维构成的第二屏蔽层，从而能够得到放射线及放射能屏蔽性能，因具有碳纤维和涂漆，从而能够使得屏蔽体免受外部环境引起的表面损伤或具有防水防腐的效果。另外，可通过将混凝土层作为基底层，在表面形成黄土和麦饭石的第一屏蔽层及使用已被实施涂漆处理的碳纤维的第二屏蔽层的方式来用作放射能屏蔽结构物的墙体等。附图说明 [0026] 图1为本发明的放射能屏蔽材料的剖面结构图。 [0027] 图2为示出本发明另一实施例的放射能屏蔽材料的剖面结构图。 [0028] 图3为示出本发明又一实施例的放射能屏蔽材料的剖面结构图。 [0029] 图4为示出本发明又一实施例的放射能屏蔽材料的剖面结构图。 [0030] 图5为示出本发明又一实施例的放射能屏蔽材料的剖面结构图。 具体实施方式[0031] 以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。 [0032] 图1为本发明的放射能屏蔽材料的剖面结构图。如该图所示，其特征在于，所述放射能屏蔽材料包括：第一屏蔽层1，通过将黄土和麦饭石与水进行混合搅拌来以规定厚度成型；第二屏蔽层2，通过对碳纤维实施涂漆(applying lacquer)处理以多层方式粘贴在所述第一屏蔽层1的两面来形成。 [0033] 如上所述的本发明中，通过将黄土和麦饭石粉末与水进行搅拌以成型为屏蔽体的形态来构成第一屏蔽层1。 [0034] 所述第一屏蔽层1的麦饭石被粉末化后与黄土混合搅拌。 [0035] 将构成第一屏蔽层1的黄土和麦饭石进行搅拌成型，干燥后在加热炉或锅等中进行烘烤。之后，在所述第一屏蔽层1的两面，通过对碳纤维实施涂漆处理来粘贴形成第二屏蔽层2。 [0036] 可以通过下述方式来构成对多层碳纤维实施了涂漆处理的第二屏蔽层2，即，将一张碳纤维粘贴到第一屏蔽层1的表面后实施涂漆处理，然后将第二张碳纤维粘贴到涂漆上后，再实施涂漆处理。 [0037] 还可以通过以下方法来实现。在所述第一屏蔽层1的成型过程中成型的第一屏蔽层1，即，将黄土和麦饭石进行搅拌以成型为所需的形态后且实施干燥前的第一屏蔽层1的两面上，粘贴一层或多层碳纤维后进行干燥，然后在加热炉等中烧制，然后在该碳纤维表面上进行多次涂漆处理。采用上述方法的原因在于，由于涂漆在高温下会被烧掉，因此在高温加热烧制结束后，再在其表面进行涂漆处理。 [0038] 一直以来，黄土作为建筑材料被用于搭建或涂布房屋的墙体或地板或厨房灶台等，除了作为陶器或屋瓦等陶瓷业的原料使用之外，还用于改良水田或旱田的土壤。黄土包括黄土、红土、铁红土、黄红土、红黄土等，特定地区的黄土主要呈细沙状，由于含有大量的碳酸钙而具有不易变散的粘性。 [0040] 被称为土中之王的黄土具有分解力和磁场力以及吸收力等多种药性，从而具有湿度调节功能和温度维持功能、电磁波吸收、远红外线释放、活化生理作用等功效(出处；韩国乡土文化电子大典，韩国学中央研究院)。 [0041] 本发明利用了如上所述的黄土功效中的电磁波吸收功效，使得能够利用该功效来获得电磁波屏蔽及放射性屏蔽功能。 [0042] 此外，每1cm3的麦饭石由3万～15万个多层多孔质构成，由于比表面积大，因此能够起到吸附并分解污染物质、重金属等的作用，此外，还能够显示出中和水泥毒性、抗菌、防虫及强除臭力。最近，在去除二噁英技术(莲庵工大)方面受到青睐。此外，由于具有基于远红外线放射的共鸣、共振、吸水等作用，因此被用于食品容器等中，已知其还具有电磁波屏蔽功能。 [0043] 本发明通过充分利用基于上述麦饭石的多层多孔质的重金属吸附分解功效以及基于远红外线放射的共鸣、共振、吸水作用和电磁波屏蔽功能，从而能够获得电磁波屏蔽及放射能屏蔽功能。 [0044] 通过将具有如上所述功效的黄土和麦饭石与水进行混合搅拌来构成第一屏蔽层1，从而使得仅通过第一屏蔽层1就能够获得作为放射能屏蔽材料的效果。 [0045] 此外，在所述第一屏蔽层1的外侧面，通过对碳纤维实施涂漆处理以多层的方式来形成并粘贴第二屏蔽层2。 [0046] 碳纤维比铁轻1/4，且强度是铁的10倍，弹性系数比铁强7倍，是一种耐冲击性及耐热性优异的高强度、高弹性尖端材料，一直被用作航空、宇宙、国防工业及半导体等高附加值复合材料的核心材料。大部分作为用于结构材料的复合材料的强化材料来使用。尤其是高性能碳纤维，作为环氧树脂母材复合材料(CFRP)使用的情况最多。除此之外，被用作以热塑性树脂、铜、铝类、镁类合金、碳(CC复合材料)、水泥混凝土等作为母材的复合材料的强化材料。([naver知识百科]碳纤维[carbon fibers](尖端产业技术词典，1992。5.1.，兼知社)) [0047] 本发明利用如上所述的碳纤维的特性，通过对碳纤维实施涂漆处理来构成作为碳纤维复合材料的第二屏蔽层2。可以通过对碳纤维实施涂漆处理后，再在其上面粘贴碳纤维并实施涂漆处理的方式来构成多层，可以根据需要而选择采用多种方式，如涂漆方式或者是喷射涂漆液方式等，其中，涂漆方式包括将碳纤维放入涂漆液中使碳纤维被涂漆浸渍后再进行粘贴的方式以及用普通刷子实施涂漆的方式等。 [0048] 碳纤维基本上为碳分子的结合结构体，因此具有屏蔽放射能物质或电磁波的功能，涂漆(applying lacquer)作为涂布在隐形飞机上的隐形涂料的原料之一而被使用，已知其具有电磁波屏蔽性能。因此，在碳纤维上实施了涂漆处理的第二屏蔽层2具有屏蔽电磁波及放射能的性能，因碳纤维所具备的重量轻、高强度、高弹性系数、耐冲击性及耐热性等优点，从而能够保护内侧的第一屏蔽层2的形态不受到损伤，由于涂漆具有优异的耐腐蚀性，并且能够防止水分浸透等，从而能够防止第一屏蔽层受到损伤及自然分解等，由此能够维持很长的寿命。 [0049] 因此，本发明可以被制作成由第一屏蔽层1和第二屏蔽层2构成的密闭容器，从而可以用于对放射能医疗废弃物或核电站的手套或衣服等废弃物，即二次放射性污染物质的收纳运输处理，以及作为废弃物处理厂的密闭容器来使用，还可以制成放射能物质运输用容器来使用。此外，还可以制成放射能屏蔽板等，作为建筑材料来使用，尤其可以在地铁车站中生成氡气的场所，作为放射能屏蔽用建筑材料来使用。 [0050] 图2为示出本发明另一实施例的放射能屏蔽材料的剖面结构图。 [0051] 如图中所示，碳纤维层101、第一屏蔽层102、碳纤维层101、第一屏蔽层102依次层积为多层，其中，所述第一屏蔽层102为通过将黄土和麦饭石粉末与水混合搅拌并浸渍上述碳纤维且以在碳纤维层101两面形成规定厚度的方式形成的层；在最外层的表皮层形成碳纤维层101，在该表皮层的碳纤维层101的表面形成有以重复涂布的方式实施了涂漆处理的漆被膜层103。 [0052] 如上所述的碳纤维层101为层积了多个碳纤维的多层结构，在这种多层结构的碳纤维层101的上下表面，将黄土和麦饭石粉末与水进行搅拌后实施重复涂布处理，则黄土和麦饭石粉末也会浸渍到碳纤维内，由此在碳纤维层101的上下表面形成规定厚度的第一屏蔽层102。通过这样的方式将碳纤维层101、黄土和麦饭石搅拌第一屏蔽层102进行层积形成多层结构，并且使两个表面由碳纤维层101形成，从而成型为所需的形态。成型后进行干燥，在加热炉中加热并烘烤后，在表面的碳纤维层101上重复涂布多次涂漆液，从而形成漆被膜层103，进而完成制作。 [0053] 在此，所述碳纤维层101形成有多个连接槽101a，以使在碳纤维层101插入到作为黄土和麦饭石混合层的第一屏蔽层102的内部的情况下，使它们连接形成为一体。或者，插入到作为所述黄土和麦饭石混合层的第一屏蔽层102中的碳纤维层101可构成为形成有多个通孔的网眼形态，从而能够强化结构强度。 [0054] 像这样通过形成碳纤维层101和作为黄土和麦饭石混合物的第一屏蔽层102，来制成筒状或盒状等能够盖上盖子进行密闭的密闭容器，并将其在加热炉中进行烘烤烧制，从而能够制成所需的放射能废弃物运输容器或者是储存容器或屏蔽体或屏蔽用墙体等，通过对经过烧制的屏蔽体的内表面和外表面即构成表皮的碳纤维层101，重复涂布涂漆来生成漆被膜层103，从而能够完成屏蔽体的制作。 [0055] 因此，通过黄土和麦饭石及碳纤维的层积结构，能够对放射线和放射能进行屏蔽，表面的漆被膜层能够起到与外部的湿气隔离的作用或具有防腐蚀等效果，可以作为医疗机构使用的放射线废弃物或核电站的放射能废弃物的收纳运输容器或废弃物储存容器来使用。 [0056] 此外，例如为放射能屏蔽结构物的墙体的情况，对仅由上述第一屏蔽层1及第二屏蔽层2构成的结构而言，在增加厚度方面存在局限性，因此不适合作为结构物的墙体来使用。鉴于此，本发明公开了在中间具有混凝土层来作为基底层的另一实施例。 [0057] 图3为示出本发明又一实施例的放射能屏蔽材料的剖面结构图，如图3中所示，所述放射能屏蔽材料包括：基底层10，由混合有放射能屏蔽性金属氧化物的混凝土层来形成；第一屏蔽层20，通过在所述基底层的两面将黄土和麦饭石与水进行搅拌来形成；第二屏蔽层30，通过在第一屏蔽层20的外表面粘贴已被实施涂漆处理的碳纤维来形成。 [0058] 所述第二屏蔽层30的特征在于，形成为已被实施涂漆处理的碳纤维的多层结构。 [0059] 在此，为了加强结构性强度，如果是大型结构物的情况下，构成所述基底层10的混凝土层显然应为钢筋混凝土结构或者是构成为内部插入有铁丝网等细钢筋丝网的混凝土层。但是为了便于说明，本发明中将其体现为混凝土层。 [0060] 如上所述的本发明的又一实施例中，其结构构成为，在中间形成混合有放射能屏蔽用金属氧化物的混凝土层来作为基底层10，通过在该基底层10的两面将黄土和麦饭石粉末与水混合搅拌来形成第一屏蔽层20，在第一屏蔽层20的外侧面形成由多层已被涂漆处理的碳纤维构成的第二屏蔽层。在此，所述放射能屏蔽性金属氧化物可以使用选自Bi2O3、WO3及Gd2O3中的一种以上的金属氧化物。 [0061] 作为基底层10的混凝土层如通常已知的那样，主要被用作中子和γ射线的屏蔽材料，本发明通过在作为混凝土层的基底层10的外表面形成黄土麦饭石混合层即第一屏蔽层20，并在该第一屏蔽层20的外表面形成已对碳纤维实施涂漆处理的多层结构的第二屏蔽层 30，从而能够提供一种对高水平至低水平放射能均能屏蔽的屏蔽材料。 [0062] 此外，由于作为内外侧表面的第二屏蔽层30由已被实施涂漆处理的碳纤维层构成，因此也适合用作室内结构物。 [0063] 图4为示出本发明又一实施例的放射能屏蔽材料的剖面结构图，如图4中所示，所述放射能屏蔽材料包括：基底层10，由混合有放射能屏蔽性金属氧化物的混凝土层形成；第一屏蔽层20，通过在所述基底层10的一侧面将黄土和麦饭石与水进行搅拌而形成；第二屏蔽层30，通过在所述第一屏蔽层20的外表面上粘贴已被实施涂漆处理的碳纤维来形成。 [0064] 即，作为仅在由混凝土层构成的基底层10的任一侧面上依次粘贴形成第一屏蔽层20及第二屏蔽层30的结构，考虑到放射能屏蔽结构物的设置环境或特性等，也可以通过仅在混凝土层的一面上层积黄土麦饭石搅拌屏蔽层和碳纤维屏蔽层来形成。在此，混凝土层也可以根据结构特性而采用钢筋混凝土结构或铁丝网混凝土结构。 [0065] 此外，虽然未图示，还可以构成为在由混凝土层构成的基底层10的两面或任一面上形成第二屏蔽层，即形成碳纤维被实施了涂漆处理的屏蔽层的结构。此时，碳纤维被实施了涂漆处理的屏蔽层为多层结构。 [0066] 图5为示出本发明又一实施例的放射能屏蔽材料的剖面结构图，如图5中所示，所述放射能屏蔽材料的特征在于，在含有放射能屏蔽金属氧化物的混凝土层10中插入多个碳纤维已被实施涂漆处理的碳纤维层101，从而构成一体型基底层10。 [0067] 其是通过在混凝土层中插入多个碳纤维层，从而固化为混凝土层，在混凝土层中的碳纤维层101形成有多个连接槽101a，从而使得混凝土层固化为一个整体。虽然未图示，但根据结构特性可以构成为钢筋混凝土或铁丝网混凝土结构，并在其中插入多个已被实施涂漆处理的碳纤维层而构成。 [0068] 因此，可以将废弃物运输储存用混凝土桶制成这种结构，或者是在如洞穴式放射能废弃物储存设施等处，使洞穴外壁构成为碳纤维层被插入到混凝土中的混凝土层结构。 |
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