Progettazione di pareti schermanti modulari con fogli di PE borato

Quando si progetta una parete schermante, non ci si limita a combattere le radiazioni.
Combattete anche spazio, bilancio, e aggiornamenti futuri.

È qui che pareti di schermatura modulari con lastre di PE borato entrare.
Si ottiene una solida protezione dai neutroni, un'installazione pulita e in seguito si può ancora modificare la parete come se fosse un blocco di Lego, non come un calcestruzzo colato.

Perché utilizzare fogli di polietilene borato per le pareti di schermatura modulari

Polietilene (PE) ha già un grande vantaggio: è pieno di idrogeno.
L'idrogeno rallenta i neutroni veloci. Poi aggiungiamo il boro nel PE. Il boro “mangia” i neutroni termici.

Quindi polietilene borato (PE borato) funziona così:

• Parte PE: rallenta i neutroni veloci
• Parte di boro: cattura i neutroni lenti
• Risultato: meno flusso di neutroni, meno mal di testa sulla mappa della dose.

Rispetto al solo calcestruzzo pesante, le lastre in PE borato:

• sono più leggero
• sono facile da lavorare (si taglia, si fora, si fresa come per le altre plastiche)
• sono modulare - è possibile trattarli come pannelli, non come una parete monolitica

Di seguito è riportato un semplice confronto da sottoporre a un ingegnere o a un responsabile della sicurezza.

Tabella 1 - Proprietà tipiche: PE normale vs 5% Strato di PE borato

Il materiale in sé non è esotico.
E' solo PE + boro, ma utilizzato in modo intelligente all'interno della parete di schermatura.

Parametri di progettazione fondamentali per le pareti schermanti in PE borato modulari

Sorgente di radiazione e spettro di neutroni

Prima di inserire un modello 3D nel CAD, è bene fissare questi punti:

• Qual è la sorgente? LINAC, isotopo, linea di fascio di ricerca o altro?
• Qual è il spettro energetico dei neutroni? Solo veloce o ad ampio spettro?
• Quali sono i limiti di dose necessari all'esterno della parete? (normativa + regola dell'ospedale/impianto)

Se non si conosce lo spettro, si rischia una progettazione eccessiva o una progettazione insufficiente, entrambe molto dolorose in seguito.

Contenuto di boro in fogli di polietilene borato

Non è sempre necessario lo stesso contenuto di boro.
Troppo basso, la cattura dei neutroni è debole. Troppo alta, il costo e la densità aumentano e la lavorazione può diventare meno agevole.

Tabella 2 - Opzioni di contenuto di boro nelle lastre di PE borato (concettuale)

Così in molti “normali” progetti di linac o di laboratorio, 5% PE borato è come il grado di cavallo di battaglia.
Se si dispone di un “punto caldo” o di un budget TVL ridotto in prossimità di una linea del fascio, si può prendere in considerazione un grado di boro elevato.

Spessore del pannello e stratificazione

Invece di chiedersi “Ho bisogno di 150 mm?”, si può pensare in questo modo:

• Utilizzare acciaio / piombo / cemento pesante per la movimentazione gamma / raggi X
• Utilizzare PE borato per la manipolazione neutroni e gamma secondari da cattura

Poi decidete voi:

• Spessore totale del PE borato (ad esempio 100-150 mm, a seconda del calcolo/simulazione)
• Numero di strati (ad es. 4 × 25 mm invece di 1 × 100 mm)
• Come impilarli in un telaio modulare

Questo concetto di strato
È sempre possibile aggiungere un ulteriore strato di PE borato se l'aggiornamento futuro rende la trave più resistente.

Costruzione di pareti schermanti modulari con pannelli in PE borato

Ora passiamo dai numeri ai hardware reale.
Il design modulare consente al personale in loco di installare, riconfigurare e riparare senza grandi opere civili.

Dimensioni del pannello, giunzioni e fissaggio

Le tipiche lastre di PE borato sono disponibili in formati simili a quelli di altri tecnopolimeri. Ad esempio:

• circa 1000 × 500 mm, 1200 × 2400 mm e dimensioni di taglio personalizzate
• spessore da 10 mm a 50-70 mm per uno strato

In una parete modulare che vi sta a cuore:

• Progettazione congiunta - utilizzare giunti a sovrapposizione, incastri maschio/femmina o a gradini, non giunti “di testa” diritti
• Nessun percorso di streaming - è un'altra espressione del gergo industriale che si sente spesso (nessuno vuole una “autostrada di neutroni” attraverso il muro)
• Fissaggio meccanico - bulloni, staffe o telai che non schiaccino il telo e non lascino grandi spazi vuoti

Poiché il PE borato è ancora una base di PE, è possibile lavorarlo come l'UHMWPE o l'HDPE.
Se si acquista già schede di palleggio a pavimento di Dongxing Rubber, conoscete la sensazione: solido, resistente, ma facile da tagliare a misura o da inserire in una scanalatura.

Combinazione di PE borato con acciaio, piombo o calcestruzzo

In molte installazioni moderne, la parete è come un sandwich:

• Pelle esterna o interna: lamiera d'acciaio o foglio di piombo
• Nucleo: lastre di PE borato
• Forse più cemento o blocchi pesanti dietro

Questa build ibrida vi aiuta:

• bloccare i fotoni con acciaio/piombo
• rallentare e catturare i neutroni con PE borato
• mantenere sotto controllo lo spessore e il peso complessivo

Poiché la parte in PE borato è modulare, è possibile adattare il layout in base alle proprie esigenze. mappa della dose dopo la messa in funzione.

Casi d'uso pratici: Dalle sale Linac alle pareti di schermatura temporanea

Esaminiamo alcune scene tipiche, non solo teoriche: il nostro lavoro è stato fatto in modo che il nostro lavoro fosse un po' più semplice.

• Aggiornamento della sala linac dell'ospedale
  • Il vecchio muro di cemento è quasi sufficiente, ma non completamente.
  • Si aggiunge un telaio modulare all'interno e lo si riveste con pannelli in PE borato e forse un ulteriore strato di acciaio.
  • Se una direzione mostra una dose maggiore, si rinforza solo quella campata con pannelli aggiuntivi, non l'intera stanza.
• Linea di travi di ricerca con layout variabile
  • Le apparecchiature si spostano, le porte dei raggi cambiano, il “temporaneo” diventa “semipermanente”.
  • Le pareti modulari in PE borato consentono di costruire una schermatura neutronica locale attorno a nuovi punti caldi senza dover gettare un nuovo labirinto di cemento ogni anno.
• Schermatura temporanea durante la messa in servizio o la manutenzione
  • È possibile assemblare vagli in PE borato indipendenti, talvolta abbinati a carrelli in acciaio.
  • Al termine del lavoro, è sufficiente smontare e riporre i moduli. Le pareti finiscono in magazzino, non in discarica.

In tutti questi casi d'uso, flessibilità è la parola chiave.
Il calcestruzzo è per sempre; i pannelli modulari in PE borato sono più simili a una ferramenta che si può mettere a punto.

In che modo il produttore di gomma e UHMWPE di Dongxing supporta il vostro progetto?

Gomma Dongxing, attraverso uhmwpe-manufacturer.com, funziona già come un Produttore di prodotti in plastica per l'ingegneria ad alte prestazioni.

Dongxing Rubber si concentra su:

• personalizzazione per moduli di schermatura OEM/ODM
• ingrosso all'ingrosso per i grandi progetti di radiazioni
• campionamento veloce (giorni, non mesi) e una risposta rapida, in modo che il ciclo di progettazione sia più breve.

Quindi, quando progettate la vostra prossima parete di schermatura modulare con lastre di PE borato, non scegliete solo un materiale.
Scegliete un partner in grado di trasformare quel materiale in pannelli reali e ben adattati che si inseriscono nel vostro telaio e funzionano semplicemente.

Forse la parte di simulazione è complessa, ma l'hardware non deve esserlo.