PE con boro frente a agua/hormigón/plomo: Ventajas, desventajas y pilas híbridas

Cuando se empieza a diseñar un verdadero blindaje contra las radiaciones, rápidamente se ve una cosa:
ningún material puede hacer todo el trabajo.

El polietileno borado (PE borado), el agua, el hormigón y el plomo parecen “estándar” en los planos. Sin embargo, se comportan de forma muy diferente cuando se tiene en cuenta la tasa de dosis, los puntos calientes, el espacio de instalación y el presupuesto para blindaje.

A continuación te explicamos cómo funciona cada material y te hablamos de las pilas híbridas inteligentes que puedes utilizar en tus proyectos.

Materiales de blindaje contra radiaciones

Para el diseño de escudos, normalmente te importan tres cosas:

• Neutrones (rápido + térmico)
• Rayos gamma (incluidos los gammas de captura)
• Cosas del mundo realpeso, grosor, instalación, durabilidad

He aquí una sencilla tabla comparativa que puede mostrar a su equipo. Los números son valores de referencia típicos a alcanzar similar atenuación de neutrones en un caso de prueba común. No son datos exactos de diseño, pero la tendencia es correcta y útil.

Propiedades del material y espesor requerido

Ya ve por qué el PE borado es tan popular:
fino, ligero y muy eficaz para los neutrones.

Dongxing Rubber se centra en este tipo de productos de PE de alto rendimiento. Ya realizamos procesos similares de extrusión y transformación de láminas para Planchas y placas de UHMWPE y HDPE, almohadillas para guardabarros, almohadillas para balancines, alfombrillas para el suelo y almohadillas de tiro para prácticas de hockey, por lo que pasar a los grados borados para las paredes de blindaje es un paso natural.

Rendimiento del blindaje contra neutrones de polietileno borado

El PE borado es básicamente polietileno + compuesto de boro (a menudo 5-10% en peso).
La idea es sencilla:

• Hidrógeno en PE ralentiza los neutrones rápidos
• Boro (B-10) captura los neutrones térmicos y termina la historia

Por qué a los ingenieros les gusta el PE borado

Se obtienen beneficios muy prácticos:

• Alta eficiencia neutrónica
  Los paneles delgados ya reducen mucho el flujo de neutrones, sobre todo en la gama térmica y epitermal.
• Menor peso
  Alrededor de 1,0-1,1 g/cm³, más fácil de instalar y adaptar.
• Fácil mecanizado
  Puede serrar, taladrar, fresar y avellanar como otras placas de PE. Sin herramientas locas.
• Diseño modular
  Puede fabricar paneles machihembrados, bloques encajables, puertas correderas, carros móviles, etc.

En los trabajos reales, la gente usa PE borado:

• En forro interior en muros de hormigón
• En puertas de neutrones
• En vertidos del haz del acelerador
• En bloques de apantallamiento local en torno a los puntos conflictivos detectados en la encuesta

En Dongxing Rubber vemos necesidades de manipulación similares en productos para pistas de hielo y almohadillas de práctica: chapas grandes, resistencia al impacto, superficie lisa, planitud precisa. El mismo control del proceso es útil cuando se piden planchas boradas estables para blindaje.

Si desea tableros de boro más específicos, también puede consultar nuestros placas de polietileno plomo-boro y soluciones de láminas de polietileno borado para proyectos de blindaje personalizados.

Características del blindaje contra neutrones del agua

El agua es el clásico escudo contra neutrones. Barato, fácil de entender y funciona bien para frenar los neutrones.

Pros:

• Muy buena moderación neutrónica (alto contenido en hidrógeno)
• El material en sí es barato y está en todas partes
• Bueno para grandes volúmenespiscinas de combustible gastado, piscinas de reactores, tanques de almacenamiento

Contras:

• Necesita depósitos, revestimientos, estructuras para sostenerlo
• Riesgo de fugas, corrosión, contaminación
• Difícil de utilizar en espacios reducidos o en pequeñas reformas
• Necesita más espesor que el PE borado para el mismo trabajo con neutrones

Por eso, si se diseña una nueva instalación con grandes obras civiles, los muros de agua y las piscinas pueden quedar bien.
Pero cuando quieras un panel de pared fino, seco y limpio, ...el agua se vuelve muy incómoda.

Propiedades de blindaje contra la radiación del hormigón

El hormigón es el caballo de batalla en la mayoría de los dibujos. Te da:

• Estructura + blindaje en un solo cuerpo
• Decente atenuación gamma
• Cierta ralentización neutrónica, porque tiene agua y elementos ligeros en su interior.

Sin embargo, el hormigón es pesado y poco flexible:

• Si necesita un blindaje neutrónico más fuerte, a menudo debe ir muy grueso
• Una vez vertido, es difícil y caro cambiarlo
• La carga sobre el suelo puede ser enorme para paredes altas

Por eso ahora muchos ingenieros piensan así:

“Dejemos que el hormigón haga de estructura y de escudo.
Entonces deja que Borated PE haga el trabajo de neutrones finos”.”

Un detalle típico es:

• 300-600 mm muro de hormigón
  • 25-100 mm Revestimiento interior de PE con boro, fijado mediante fijaciones mecánicas

De este modo, se sigue utilizando la obra civil estándar, pero se ajusta el rendimiento de radiación posteriormente con revestimientos de plástico de proveedores como Dongxing Rubber.

Propiedades de blindaje gamma del plomo

El plomo es muy denso y excelente para gamma. Pero para los neutrones, es casi “transparente”.

Lo que el plomo hace bien:

• Las láminas finas ya ofrecen una fuerte atenuación gamma
• Bueno para celdas calientes, salas PET/CT, laboratorios de rayos X, etc.
• Fácil de combinar con acero, puertas o armarios

Lo que el plomo hace de malo:

• Casi sin moderación o captura de neutrones
• Pesado, por lo que las bisagras, las paredes y el techo soportan una gran carga.
• Tóxico, por lo que hay que preocuparse por la manipulación, el polvo, los residuos y la normativa

Por ello, el plomo se convierte en un especialista en tu pila:
se usa para captar rayos gamma y capturar gamma, no para combatir neutrones.

Diseño de apantallamientos híbridos para neutrones y rayos gamma

La mayoría de los diseños modernos acaban con pilas híbridas. Se combinan materiales para controlar tanto los neutrones como los rayos gamma, respetando al mismo tiempo el espacio, el peso y el presupuesto.

He aquí tres ideas comunes sobre pilas que puede presentar rápidamente en una reunión interna.

Sistema de muro de hormigón + PE con boro

• Capa exterior: hormigón grueso (estructura, blindaje básico)
• Capa interior: Placas de PE boradas, atornilladas o ancladas

Úsalo cuando:

• Usted construye o ya tiene búnkeres de hormigón
• Quiere mejorar el rendimiento de neutrones sin reconstruir el muro
• Necesita una buena estabilidad a largo plazo y un mantenimiento sencillo

Dongxing Rubber puede suministrar placas boradas cortadas a medida, de forma similar a como suministramos esteras de suelo de UHMWPE personalizadas y alfombras de protección del suelo: Corte CNC, bordes biselados, orificios avellanados, instalación sencilla in situ.

Panel sándwich de PE borado + plomo

• Fuente lateral: PE borado (lento + absorbe neutrones)
• En el exterior: hoja de plomo (manejar gammas de captura y fuente primaria)

Úsalo cuando:

• Usted tiene neutrón mixto + gamma campos, como alrededor de ciertas fuentes de neutrones
• El espacio es reducido y usted quiere altas prestaciones en una pila delgada
• Necesitas escudos móviles o puertas móviles

En la jerga del sector, esto se conoce como “sándwich de PE” o “panel apilado”.
También se puede oír a los técnicos decir “dejemos que el PE muerda primero los neutrones y luego que el plomo absorba los gammas”.

Escudos y carros modulares ligeros

Para trabajos de mantenimiento o puntos calientes temporales puedes:

• Construya Bloques de PE con boro en bastidores de acero
• Añadir pequeñas máscaras de plomo donde gamma sigue siendo alta
• Póntelo todo ruedas para facilitar el traslado

Aquí se nota realmente la ventaja del plástico:

• Menor peso que el hormigón
• Sin riesgo de fugas de agua
• Puede mecanizar el panel para ajustarlo alrededor de tuberías, válvulas, bandejas de cables

Elección de materiales de blindaje para proyectos reales

Cuando se sienta con su equipo, la cuestión no es “qué material es el mejor”.
La pregunta es más bien:

• ¿Qué es la radiación dominante aquí, ¿neutrones o gamma?
• ¿Cuánto? espacio ¿tenemos para paredes o carros?
• ¿Qué es la carga del suelo y el límite de la estructura del edificio?
• Con qué facilidad instalar, modificar o ampliar ¿Más tarde?

Una forma sencilla de pensar:

• Si los neutrones son importantes y hay poco espacio → El PE borado debe estar en la pila
• Si gamma es pesado → añadir plomo o una capa de alta Z
• Si necesitas estructura → deja hormigón o acero llevar la carga, no sólo el plástico
• Si desea una solución flexible y modular → vaya más a bloques y paneles de PE borado

Para Dongxing Rubber, esto encaja con nuestra posición básica de fabricante de productos plásticos técnicos de alto rendimiento.
Ya utilizamos láminas de UHMWPE y HDPE, almohadillas de guardabarros, almohadillas de balancín, protección del suelo y alfombras de carretera, productos para pistas de hielo y Productos PP/PE. El mismo Servicios OEM/ODM La mentalidad funciona para el PE borado: escuchamos su plano de apantallamiento y, a continuación, cortamos, taladramos y montamos los paneles para que su equipo in situ no pierda tiempo.

No es necesario diseñar un “material perfecto”.
Usted diseña un combinación inteligente de materiales, y dejar que cada uno haga el trabajo para el que es bueno.
Resulta que el PE borado es muy bueno en la parte neutrónica de esa historia, y por eso cada vez más ingenieros lo incorporan a sus escudos de agua/hormigón/plomo como capa clave.