一种生物屏蔽墙的有效夹层、生物屏蔽墙及单元
阅读：296发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种生物屏蔽墙的有效夹层、生物屏蔽墙及单元专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种 生物 屏蔽墙的有效夹层、生物屏蔽墙及单元。所述生物屏蔽墙的有效夹层依次包括含 硼 橡胶 层、铅锑 合金 板材层和含硼聚乙烯板材层，工作时上述各层依序叠放，含硼橡胶层最靠近 辐射 源。本实用新型可以有效地屏蔽实验过程中产生的杂散 中子 和伽 马 射线，适用于实验空间紧凑的中子谱仪的生物屏蔽墙，易安装、易无损拆卸，便于迁移、重复使用，尤其适用于强 磁场 样品环境和极化中子实验的中子谱仪的生物屏蔽墙。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是一种生物屏蔽墙的有效夹层、生物屏蔽墙及单元专利的具体信息内容。
1.一种生物屏蔽墙的有效夹层，其特征在于，所述生物屏蔽墙的有效夹层依次包括含硼橡胶层、铅锑合金板材层和含硼聚乙烯板材层，工作时上述各层依序叠放。
2.一种生物屏蔽墙，包括前面板、后面板和权利要求1所述的有效夹层，所述前面板叠放于所述含硼橡胶层的外表面，所述后面板叠放于所述含硼聚乙烯板材层的外表面，所述前面板和后面板用于固定和保护前面板和后面板之间的有效夹层，所述前面板和后面板为铝合金。
3.根据权利要求2所述的生物屏蔽墙，其特征在于，所述前面板和后面板的厚度均为3-
5mm、含硼橡胶层的厚度为3-5mm、铅锑合金板材层的厚度为3-5cm、含硼聚乙烯板材层的厚度为3-5cm。
4.根据权利要求2或3所述的生物屏蔽墙，其特征在于，所述前面板和后面板的材料均为6061型铝合金。
5.一种生物屏蔽墙单元，其特征在于，所述生物屏蔽墙单元包括支撑固定装置和权利要求2至4任一项所述的生物屏蔽墙，所述生物屏蔽墙由所述支撑固定装置将各层夹紧并由所述支撑固定装置支撑放置，所述支撑固定装置的材料为铝合金。
6.根据权利要求5所述的生物屏蔽墙单元，其特征在于，所述支撑固定装置包括底座和固定框架，所述底座上设有凹槽，所述生物屏蔽墙的底部装于所述凹槽中，所述固定框架框设于所述生物屏蔽墙外表面。
7.根据权利要求6所述的生物屏蔽墙单元，其特征在于，所述底座为基板，所述固定框架包括筋条和筋板，所述筋条紧贴于所述生物屏蔽墙的两侧面板安装，所述生物屏蔽墙两侧的筋条夹紧所述生物屏蔽墙，所述筋条顶端和底部均为可拆卸连接，所述筋条底部与所述筋板连接，所述筋板又与所述基板连接。
8.根据权利要求7所述的生物屏蔽墙单元，其特征在于，所述支撑固定装置还包括连接板，所述连接板安装于所述筋条的顶端，所述连接板连接所述生物屏蔽墙两侧的筋条。
9.根据权利要求8所述的生物屏蔽墙单元，其特征在于，所述连接板上设有吊装孔，所述连接板的端部设有挡板。
10.根据权利要求5至9任一项所述的生物屏蔽墙单元，其特征在于，所述生物屏蔽墙单元还包括气动平移装置，所述气动平移装置包括气垫，所述气垫安装于所述生物屏蔽墙的下方，所述生物屏蔽墙通过所述支撑固定装置与所述气垫连接。
一种生物屏蔽墙的有效夹层、生物屏蔽墙及单元
技术领域
[0001] 本实用新型涉及生物屏蔽技术领域，具体涉及一种生物屏蔽墙的有效夹层、生物屏蔽墙及生物屏蔽墙单元。
背景技术
[0003] 中子散射谱仪通常是用中子导管将中子引导到导管大厅后，在各条导管束线上分别建立多台谱仪。在利用中子散射谱仪进行中子散射实验的过程中通常会产生大量杂散中子和伽马射线，有效的屏蔽防护措施不仅可以确保实验操作人员的安全，也可以减少对相邻仪器的影响。同时为了在导管大厅搭建尽可能多的仪器，屏蔽墙的占地空间应尽可能的少，因此紧凑型的屏蔽防护非常必要。
[0004] 另外，随着现代科学的发展，中子散射实验对极端样品环境(尤其是强磁场样品环境)和极化中子实验的使用日益增多。当使用强磁场样品环境时，磁体周围会产生杂散磁场，这就要求强磁场样品环境周围一定范围内不可有磁性物质；当进行极化中子散射实验时，需要使用引导磁场对中子进行极化，为保证引导磁场不受干扰要求周围环境无磁。
[0005] 现有技术中，重混凝土既能屏蔽中子又能屏蔽伽马射线，被广泛地应用于中子屏蔽材料。这种传统的重混凝土浇铸的屏蔽墙中往往含有大量的磁性元素，且体积庞大。近年来，也有一些屏蔽装置采取含硼聚乙烯与重混凝土相结合的屏蔽结构，但占地空间仍较大，不适用于实验空间紧张的谱仪。
[0006] 其他屏蔽装置，如钢板与含硼聚乙烯板组成的对开屏蔽门或悬挂平移门、碳化硼面板组成的屏蔽墙等，因不能同时有效屏蔽中子和伽马辐射或自身结构复杂等因素不能满足要求。在复杂的辐射环境下，高效可靠的生物屏蔽墙需要合理地选择中子屏蔽材料和伽马射线屏蔽材料，并合理设计各屏蔽层厚度及排布顺序。实用新型内容
[0007] 本实用新型设计了一种无磁的、紧凑型的、易拆易安装的、可移动的、可重复使用的、能有效屏蔽中子和伽马射线的中子散射谱仪生物屏蔽墙，可广泛适用于复杂辐射环境下的中子谱仪的生物屏蔽，尤其是冷中子极化谱仪和使用强磁场极端样品环境的谱仪的生物屏蔽。
[0008] 本实用新型设计的生物屏蔽墙采取了“中子屏蔽材料+伽马射线屏蔽材料+中子屏蔽材料”的夹层结构。
[0010] 本实用新型还提供一种生物屏蔽墙，包括前面板、后面板和上述的有效夹层，所述前面板叠放于所述含硼橡胶层的外表面，所述后面板叠放于所述含硼聚乙烯板材层的外表面。前面板为靠近辐射源面，后面板为远离辐射源面。前、后面板主要用于固定和保护屏蔽墙有效屏蔽材料，含硼橡胶主要用于初步吸收中子，铅锑合金主要用于吸收伽马射线，含硼聚乙烯板材是进一步吸收中子的材料。
[0011] 上述的生物屏蔽墙，所述前面板和后面板的厚度均约为3-5mm、含硼橡胶层厚度约为3-5mm、铅锑合金板材层厚度约为3-5cm、含硼聚乙烯板材层的厚度约为3-5cm。
[0013] 本实用新型还提供一种生物屏蔽墙单元，所述生物屏蔽墙单元包括支撑固定装置和上述的生物屏蔽墙，所述生物屏蔽墙由所述支撑固定装置将各层夹紧并由所述支撑固定装置支撑放置，所述支撑固定装置的材料为铝合金。
[0015] 上述的生物屏蔽墙单元，所述底座为基板，所述固定框架包括筋条和筋板，所述筋条紧贴于所述生物屏蔽墙的两侧面板安装，所述生物屏蔽墙两侧的筋条夹紧所述生物屏蔽墙，所述筋条顶端和底部均为可拆卸连接，所述筋条底部与所述筋板连接，所述筋板又与所述基板连接。
[0016] 上述的生物屏蔽墙单元，所述支撑固定装置还包括连接板，所述连接板安装于所述筋条的顶端，所述连接板连接所述生物屏蔽墙两侧的筋条。
[0017] 上述的生物屏蔽墙单元，所述连接板上设有吊装孔，所述连接板的端部设有挡板。
[0018] 上述的生物屏蔽墙单元，所述生物屏蔽墙单元还包括气动平移装置，所述气动平移装置包括两组气垫组，所述气垫组安装于所述生物屏蔽墙的下方，所述生物屏蔽墙通过所述支撑固定装置与所述气垫连接。
[0019] 本实用新型的生物屏蔽墙采用了“前面板+含硼橡胶层+铅锑合金板材层+含硼聚乙烯板材层+后面板”的夹层结构，各屏蔽层可通过铝筋条固连，并在底座设置凹槽，对屏蔽墙限位，形成生物屏蔽墙单元。
[0020] 本实用新型的生物屏蔽墙可有效屏蔽中子和伽马辐射，且结构紧凑，节约实验空间；其次，本实用新型中的生物屏蔽墙易于拆卸、安装，以单元的形式存在，这种结构使得我们可以根据需要自由对多个单元屏蔽装置进行组合，以高效利用实验空间，同时，这种单元的结构使得整体屏蔽墙易于安装的同时也易于无损拆卸，并可被再次利用。另外，本实用新型气动平移装置的使用使得屏蔽墙的移动更加易于操作，且性能更加稳定。
[0021] 本实用新型尤其适用于搭建在中子导管大厅的冷中子散射谱仪的生物屏蔽墙，可以有效地屏蔽实验过程中产生的杂散中子和伽马射线。
[0022] 本实用新型适于作为实验空间紧凑的中子谱仪的生物屏蔽墙。
[0023] 本实用新型的生物屏蔽墙易安装、易无损拆卸，便于迁移、重复使用。
[0024] 本实用新型的生物屏蔽墙可以单元块存在，便于搭建成各种形状的屏蔽墙，本实用新型尤其适用于搭建实验场地形状不规则的中子谱仪的屏蔽墙。
[0026] 图1是本实用新型一实施例的立体结构示意图；
[0027] 图2是图1中本实用新型一实施例的侧面带有局部剖视的结构示意图；
[0028] 图3是图2中I的放大结构示意图；
[0029] 附图标号说明：
[0030] 1：屏蔽墙
[0031] 2：筋条
[0032] 3：基板
[0033] 4：筋板
[0034] 5：连接板
[0035] 6：挡板
[0036] 7：气动平移装置
[0037] 1-1：前面板
[0038] 1-2：含硼橡胶
[0039] 1-3：铅锑合金板
[0040] 1-4：含硼聚乙烯板
[0041] 1-5：后面板。
具体实施方式
[0042] 以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
[0043] 本实用新型的目的是为了设计一种无磁的、紧凑型的、易拆易安装的、可移动的、可重复使用的、能有效屏蔽中子和伽马射线的中子散射谱仪生物屏蔽墙，并使其能够广泛适用于复杂辐射环境下的中子谱仪的生物屏蔽，尤其是极化中子谱仪和使用强磁场极端样品环境的谱仪的生物屏蔽。
[0044] 所述生物屏蔽墙为夹层结构，依次包括前面板、含硼橡胶层、铅锑合金板材层、含硼聚乙烯板材层和后面板，工作时上述各层依序叠放，前面板朝向辐射源方向。
[0045] 如图3所示，所述的屏蔽墙1采取夹层结构，包括前面板1-1、含硼橡胶层1-2、铅锑合金板材层1-3、含硼聚乙烯板材层1-4、后面板1-5。
[0046] 根据实用新型人的调研和模拟计算，确定所述前面板和后面板的厚度均约为3-5mm、含硼橡胶层厚度约为3-5mm、铅锑合金板材层厚度约为3-5cm、含硼聚乙烯板材层的厚度约为3-5cm。在该种层厚的设计条件下，能够取得较好的生物屏蔽效果。所述前面板和后面板用于固定和保护前面板和后面板之间的夹层，所述前面板和后面板为低密度的、对热中子散射较弱的、抗腐蚀性能良好的、易于加工的、成本较低的合金。
[0047] 选择屏蔽墙保护面板的时候首先需保证尽量多的中子能透过保护层被屏蔽墙的中子吸收层(含硼橡胶层)捕获，而不是被保护层散射(如果大量中子被保护面板散射到仪器运行区域，被散射的中子会与仪器各部件进一步发生相互作用产生辐射，增加实验背景的同时也使得辐射的屏蔽更加复杂)。此外，保护面板的抗腐蚀性、易加工性和成本等也都应考虑到。根据Neutron News，Vol.3，1992，pp.29-37给出的各元素的热中子散射截面数据，常用的金属元素的中子散射截面(单位：barn)数据如下：Mg：3.71，A]：1.503，Ti：4.35，Fe：11.62，Ni：18.5，Cu：8.03，Zn：4.131。中子散射截面积描述了中子与材料发生相互作用的可能性。综合以上考虑，选择中子散射能力弱的、抗蚀性良好的、易成型、成本较低的铝合金作为前面板和后面板的材料。
[0048] 优选地，前、后面板为6061型铝合金材料。
[0049] 含硼橡胶为硼含量为3％-5％的橡胶，铅锑合金为锑含量为3％-5％的铅锑合金，含硼聚乙烯为硼含量为3％-10％的聚乙烯。
[0050] 其中，前面板为靠近辐射源面，后面板为远离辐射源面，从靠近辐射源面到远离辐射源面，有效生物屏蔽墙各层依次为含硼橡胶层、铅锑合金板材层、含硼聚乙烯板材层。前面板与后面板主要用于固定和保护屏蔽墙的有效屏蔽材料，含硼橡胶主要用于初步吸收中子，铅锑合金主要用于吸收伽马射线，含硼聚乙烯板材是主要的吸收中子的材料。硼的中子吸收效率比钢和重混凝土都要高，且含硼聚乙烯的密度远小于钢板和重混凝土，所以这种夹层结构的屏蔽墙的体积和重量都比传统的重混凝土屏蔽墙小很多。
[0051] 屏蔽墙的外形不限，可以为矩形、多边形等。
[0052] 本实用新型还提供一种生物屏蔽墙单元，所述生物屏蔽墙单元包括支撑固定装置和上述的生物屏蔽墙，所述生物屏蔽墙由所述支撑固定装置将各层夹紧并由所述支撑固定装置支撑放置，所述支撑固定装置的材料为铝合金。
[0053] 具体地，根据本实用新型的一个实施例，该实施例以矩形屏蔽墙为例说明。所述支撑固定装置可包括底座和固定框架，如图1、2所示，所述底座可为基板3，其上设有凹槽，所述生物屏蔽墙1的底部装于所述凹槽中，所述固定框架框设于所述生物屏蔽墙外表面。
[0054] 如图1、2所示，所述固定框架可包括筋条2和筋板4，所述筋条2紧贴于所述生物屏蔽墙1的两侧面板安装，所述生物屏蔽墙1两侧的筋条2夹紧所述生物屏蔽墙1，所述筋条2顶端和底部均为可拆卸连接，所述筋条2底部与所述筋板4连接，所述筋板4又与所述基板3连接。
[0055] 筋条和筋板的数量不作限制，可根据需要设置。
[0056] 当然，上述的筋条框设的方式不局限于在所述屏蔽墙的面板侧，也可以在所述屏蔽墙的边缘处，类似相框式的框设方式。
[0057] 筋条之间的夹紧可以通过螺丝的方式连接，也可以通过卡扣的方式连接。比如在筋条顶端，可以直接采用螺钉连接两个筋条使其夹紧屏蔽墙，也可以在筋条上装设卡扣之类的扣紧零部件，使筋条可以合紧。而且，筋条下方的筋板也不是必要件，也可以直接将筋条与底座相连。
[0058] 上述的生物屏蔽墙单元，所述支撑固定装置还可包括连接板，如图1、2所示，所述连接板5安装于所述筋条2的顶端，所述连接板5可连接所述生物屏蔽墙两侧的筋条。
[0059] 进一步，为了方便屏蔽墙的吊装，所述连接板5上可设有吊装孔。为了充分利用屏蔽墙上端的零部件的其它附属功能，比如在上端吊挂一些物品，可在连接板的端部设有挡板6。
[0060] 当然，本实用新型的支撑固定装置可不局限于上述的实施方式，比如底座和固定框架可以是别的结构形式，例如类似夹子之类的结构，需要使用生物屏蔽墙时，在生物屏蔽墙的周围将夹层夹紧，不需要使用生物屏蔽墙时，可以松开夹子结构，将生物屏蔽墙的各层卸下。夹子可以设置在屏蔽墙的上下或左右，也可以在屏蔽墙的周围都进行设置。
[0061] 当然支撑固定装置还可以是别的结构形式，只要适合将屏蔽墙夹紧放置即可。
[0062] 上述屏蔽墙单元的大小一般可设计为高2米宽1米矩形结构。
[0063] 为了方便屏蔽墙的移动，所述生物屏蔽墙单元还可包括气动平移装置，所述气动平移装置包括两组气垫组，所述气垫组安装于所述生物屏蔽墙的下方，所述生物屏蔽墙通过所述支撑固定装置与所述气垫组连接。对应气垫组的气路打开即可使屏蔽墙在较平滑的地面移动，完成移动后关掉气路即可。与传统的滑轨移动屏蔽装置相比，气动平移装置稳定性和安全性都更可靠，单元不会因重力变形而被卡住。
[0064] 本实用新型的生物屏蔽墙可有效屏蔽中子和伽马辐射，且结构紧凑，节约实验空间；本实用新型中的生物屏蔽墙易于拆卸、安装，以单元的形式存在，这种结构使得我们可以根据需要自由对多个单元屏蔽装置进行组合，以高效利用实验空间，同时，这种单元的结构使得整体屏蔽墙易于安装的同时也易于拆卸，并可被再次利用。另外，本实用新型气动平移装置的使用使得屏蔽墙的移动更加易于操作，且性能更加稳定。
[0065] 本实用新型尤其适用于搭建在中子导管大厅的冷中子散射谱仪的生物屏蔽墙，可以有效地屏蔽实验过程中产生的杂散中子和伽马射线。
[0066] 本实用新型适于作为实验空间紧凑的中子谱仪的生物屏蔽墙。
[0067] 本实用新型的生物屏蔽墙易无损拆卸、易安装，便于迁移、重复使用。位于法国格勒诺布尔的劳厄朗之万研究所规定各台中子散射谱仪服役满二十年后必须全部拆除重建，以便保持谱仪的先进性。这种情况下，便于拆卸重复利用的屏蔽墙大大降低了谱仪重建过程中生物屏蔽墙的拆卸、重建的工作量和成本，同时不会因为屏蔽墙而产生大量的放射性垃圾。
[0068] 本实用新型的生物屏蔽墙可以单元块存在，便于搭建成各种形状的屏蔽墙，本实用新型尤其适用于搭建实验场地形状不规则的中子谱仪的屏蔽墙。中子散射谱仪需建设在中子束流线上，对于以反应堆为中子源的谱仪，各中子束流线以反应堆为中心向外呈辐射状分布，因此各中子谱仪分到的运行区域很难是规则的矩形，而很可能是不规则多边形。同时，各谱仪因自身功能不同，运行区域面积也不尽相同。以单元块形式存在的屏蔽墙装置可以根据各台谱仪的具体情况搭建出不同形状、不同面积的多边形生物屏蔽墙。
[0069] 本实用新型的生物屏蔽墙采用无磁材料，适用于强磁场样品环境和极化中子实验的中子谱仪的生物屏蔽。
[0070] 实施例1
[0071] 本实施例生物屏蔽墙的有效夹层依次包括含硼橡胶层、铅锑合金板材层和含硼聚乙烯板材层，工作时上述各层依序叠放，其中，
[0072] 所述含硼橡胶层的材料为硼含量为3％的橡胶；
[0073] 所述铅锑合金板材层的材料为锑含量为3％的铅锑合金；
[0074] 所述含硼聚乙烯板材层的材料为硼含量为3％的聚乙烯。
[0075] 如图1、2所示，本实施例的生物屏蔽墙1由支撑固定装置支撑放置。所述的支撑固定装置包括支撑固定框架和铝基板。支撑固定框架包括4根铝筋条2、4块铝筋板4和2块铝连接板5。4根铝筋条2分别位于屏蔽墙1的两侧，每根铝筋条2顶端和底部都留有螺纹孔，铝筋条2底部与铝筋板4通过螺丝连接，铝筋条2顶部可与打有通孔的铝连接板5通过螺丝连接。与铝筋条2连接的铝筋板4上打有通孔，利用这些通孔可以通过螺丝将铝筋板4与铝基板相连，从而将铝筋条2与铝基板3相连。铝连接板5上打有通孔，将铝筋板4与铝基板3固定后，可通过调节铝筋板4和铝连接板5通孔中螺丝的位置，使得铝筋条2与铝基板3垂直，屏蔽墙1主体两侧的铝筋条2之间的距离等于屏蔽墙的厚度。铝连接板5两端装有铝挡板6，方便实验操作人员在屏蔽墙1上悬挂物体并防止物体滑落，以免造成不必要的实验事故。铝连接板5中心位置打有螺丝孔，可安装吊环，用于吊装移动屏蔽墙。
[0076] 铝基板3是屏蔽墙的底座，是支撑屏蔽墙的主要承重结构，可呈长方体，四个角均有45°倒角。铝基板3上沿长边中线位置开有凹槽，凹槽宽度与屏蔽墙的厚度相等，使得屏蔽墙(由前铝面板、含硼橡胶层、铅锑合金板材层、含硼聚乙烯板材层、后铝面板组合而成)可以紧密地嵌入铝底座，形成紧配合。这种下沉的设计可以对夹层结构的屏蔽墙起到固定限位的作用，同时也使得屏蔽墙底部尽可能与地面接近，减少辐射泄漏。凹槽两侧对称地打16个螺丝孔，用于分别连接4块铝筋板4，从而固定4根铝筋条2。
[0077] 所述的气动平移装置7，可包括两组固定在铝基板3底部的气垫组。该两组气垫组可安装在铝基板3底部的两端，气垫组可通过螺栓将气垫组安装支架固定在铝基板3上。当需要移动屏蔽墙到特定位置时，将对应气垫的气路打开即可使其在类似大理石之类较平滑的地面移动，完成移动后关掉气路即可。与传统的滑轨移动屏蔽装置相比，气动平移装置稳定性和安全性都更可靠，不会因重力变形而被卡住。
[0078] 实施例2
[0079] 本实施例生物屏蔽墙的有效夹层依次包括含硼橡胶层、铅锑合金板材层和含硼聚乙烯板材层，工作时上述各层依序叠放，其中，
[0080] 所述含硼橡胶层的材料为硼含量为4％的橡胶；
[0081] 所述铅锑合金板材层的材料为锑含量为4％的铅锑合金；
[0082] 所述含硼聚乙烯板材层的材料为硼含量为8％的聚乙烯。
[0083] 本实施例的生物屏蔽墙及单元与实施例1结构相似，此处不再赘述。
[0084] 实施例3
[0085] 本实施例生物屏蔽墙的有效夹层依次包括含硼橡胶层、铅锑合金板材层和含硼聚乙烯板材层，工作时上述各层依序叠放，其中，
[0086] 所述含硼橡胶层的材料为硼含量为5％的橡胶；
[0087] 所述铅锑合金板材层的材料为锑含量为5％的铅锑合金；
[0088] 所述含硼聚乙烯板材层的材料为硼含量为10％的聚乙烯。
[0089] 本实施例的生物屏蔽墙及单元与实施例1结构相似，此处不再赘述。
[0090] 本实用新型实施例的生物屏蔽墙可有效屏蔽中子和伽马辐射，且结构紧凑，节约实验空间；本实用新型中的生物屏蔽墙易于拆卸、安装，以单元的形式存在，这种结构使得我们可以根据需要自由对多个单元屏蔽装置进行组合，以高效利用实验空间，同时，这种单元的结构使得整体屏蔽墙易于安装的同时也易于无损拆卸，并可被再次利用。另外，本实用新型气动平移装置的使用使得屏蔽墙的移动更加易于操作，且性能更加稳定。
[0091] 上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
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