[科普中國(guó)]-中子吸收玻璃

中子吸收玻璃是具有減弱或吸收中子流的能力的玻璃。原子反應(yīng)堆、熱室以及加速器等常常同時(shí)發(fā)射γ射線和中子射線,由于物質(zhì)對(duì)γ射線和中子射線的衰減特性不同,所以吸收中子的玻璃,一般和吸收y射線的玻璃聯(lián)合使用,或者采用不同物質(zhì)組合作屏蔽材料。1

基本概念中子具有很高的能量,根據(jù)中子的能級(jí)不同,中子可以分為快中子、中能中子、慢中子和熱中子等。從吸收射線能力方面來(lái)考慮,原子序數(shù)高的元素使Y射線衰減更有效,而彈性散射面積大的元素對(duì)高速中子衰減成低速中子更有效。散射作用使高速中子變成熱中子或低速中子時(shí),容易被原子核吸收,從而使吸收截面大的元素的吸收效果增大。因此,希望中子屏蔽材料中盡可能多的含有吸收截面大的元素。由于各種元素對(duì)快中子的吸收截面都比較小,所以對(duì)快中子一般采用慢化的方法,使快中子慢化為慢中子和熱中子,然后再進(jìn)行吸收。在聚乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂或者硅橡膠中加人吸收截面積大的硼化物和鎘粉制成的屏蔽材料,透明性和耐熱性差,實(shí)際應(yīng)用要求高度透明的、耐熱的和良好化學(xué)穩(wěn)定性的窺視窗用防中子玻璃。吸收慢中子最好的元素是B、Cd、Eu、Dy、Sm、Pm等,通常采用氧化硼和氧化鎘制造防中子玻璃。這種防種子輻射玻璃主要用于原子能工業(yè)以及核醫(yī)學(xué)和同位素實(shí)驗(yàn)室等方面做窺視窗材料,用于觀察核反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)情況,以便進(jìn)行監(jiān)控。1

中子吸收玻璃例子日本曾公開(kāi)兩種中子吸收玻璃組成,如表所示。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

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由于CdO有毒,生產(chǎn)中需投人環(huán)保和勞保費(fèi)用,加加大制造成本,所以盡管Cd元素的中子吸收截面積高,但一般趨向于不用。

法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心(CNRS, Centre National de la Recherche Scientifique)USP4,608,352提出的一類含Gd2O3的吸收中子的氮氧玻璃。釓具有非常高的中子吸收性質(zhì),其吸收截面積高達(dá)46000,而某些元素如鋁為0.23,鐵為2.53,鉻為2.9,鎳為4.6,硼為755。早期的研究已證明,當(dāng)?shù)锸艿娇熘凶虞椛浠蛑仉x子轟擊時(shí),氮有良好的抗輻射能力。氨化物的抗輻射性比獨(dú)居石[磷鈰礦,(Ce,La,Nd…)PO4]高500倍。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

程鵬 - 副教授 - 西南大學(xué)