PE boratado vs água/betão/chumbo: Prós, contras e pilhas híbridas

Quando se começa a conceber uma verdadeira proteção contra radiações, rapidamente se percebe uma coisa:
nenhum material pode fazer todo o trabalho.

O polietileno boratado (PE boratado), a água, o betão e o chumbo parecem todos “normais” nos desenhos. Mas comportam-se de forma muito diferente quando se tem em conta a taxa de dose, os pontos quentes, o espaço de instalação e o orçamento da blindagem.

Abaixo, explicamos como cada material funciona e, em seguida, falamos sobre pilhas híbridas inteligentes que pode realmente utilizar em projectos.

Visão geral dos materiais de proteção contra radiações

Para a conceção de um escudo, normalmente, há três coisas que interessam:

• Neutrões (rápido + térmico)
• Raios gama (incluindo gamas de captura)
• Coisas do mundo real: peso, espessura, instalação, serviço de longa duração

Eis uma tabela de comparação simples que pode mostrar à sua equipa. Os números são valores de referência típicos a atingir semelhante atenuação de neutrões num caso de ensaio comum. Não são dados exactos de conceção, mas a tendência é correta e útil.

Propriedades do material e espessura necessária

Assim, já está a ver porque é que o PE boratado é tão popular:
fino, leve e muito eficaz para neutrões.

A Dongxing Rubber concentra-se neste tipo de produtos PE de alto desempenho. Já efectuamos a extrusão e o processamento de folhas semelhantes para Chapas e placas UHMWPE e HDPE, almofadas para guarda-lamas, almofadas para estabilizadores, tapetes de terra e almofadas de treino de hóquei, Por isso, a passagem para os tipos boratados para paredes de proteção é um passo natural.

Desempenho da proteção contra neutrões em polietileno boratado

O PE boratado é basicamente polietileno + composto de boro (frequentemente 5-10% em peso).
A ideia é simples:

• Hidrogénio em PE abranda os neutrões rápidos
• Boro (B-10) captura os neutrões térmicos e termina a história

Porque é que os engenheiros gostam de PE boratado

Obtém alguns benefícios muito práticos:

• Elevada eficiência de neutrões
  Os painéis finos já reduzem bastante o fluxo de neutrões, especialmente na gama térmica e epitérmica.
• Menor peso
  Cerca de 1,0-1,1 g/cm³, mais fácil de instalar e readaptar.
• Fácil maquinação
  Pode serrar, furar, fresar e escarear como as outras placas de PE. Sem ferramentas malucas.
• Conceção modular
  Pode fabricar painéis de lingueta e ranhura, blocos de encaixe, portas de correr, carrinhos móveis, etc.

Em trabalhos reais, as pessoas utilizam PE boratado:

• Como revestimento interior em paredes de betão
• No interior portas de cascos de neutrões
• Em redor descargas de feixes do acelerador
• Como blocos de blindagem locais em torno de pontos problemáticos detectados no inquérito por doseamento

Na Dongxing Rubber, vemos necessidades de manuseamento semelhantes em produtos para pistas de gelo e almofadas de prática: folhas grandes, resistência ao impacto, superfície lisa, planicidade exacta. O mesmo controlo de processo é útil quando se pede placas boratadas estáveis para blindagem.

Se pretender placas de boro mais específicas, também pode consultar as nossas placas de polietileno chumbo-boro e soluções em folhas de polietileno boratado para projectos de blindagem personalizados.

Caraterísticas da proteção contra neutrões da água

A água é o escudo de neutrões clássico. Barato, fácil de compreender e funciona bem para abrandar os neutrões.

Prós:

• Muito bom moderação de neutrões (elevado teor de hidrogénio)
• O material em si é barato e está em todo o lado
• Bom para grandes volumes: piscinas de combustível irradiado, piscinas de reactores, tanques de armazenamento

Contras:

• Necessidades reservatórios, revestimentos, estruturas para o segurar
• Risco de fugas, corrosão, contaminação
• Difícil de utilizar em espaços apertados ou em pequenas adaptações
• Necessita de mais espessura do que o PE com boratos para o mesmo trabalho com neutrões

Assim, se projetar uma nova instalação com grandes obras de construção civil, as paredes de água e as piscinas podem ficar bem.
Mas quando se quer um painel de parede fino, seco e limpo, A água torna-se muito incómoda.

Propriedades de proteção contra radiações do betão

O betão é o cavalo de batalha na maioria dos desenhos. Ele dá-lhe:

• Estrutura + blindagem num só corpo
• Decente atenuação gama
• Alguma desaceleração dos neutrões, porque tem água e elementos leves no seu interior

No entanto, o betão é pesado e pouco flexível:

• Se necessitar de uma blindagem contra neutrões mais forte, é frequentemente necessário recorrer a muito espesso
• Uma vez colocado, é difícil e dispendioso alterá-lo
• A carga no chão pode ser enorme para paredes altas

É por isso que atualmente muitos engenheiros pensam desta forma:

“Deixem o betão fazer a estrutura e alguma blindagem.
Então, deixe o PE Borated fazer o trabalho fino dos neutrões”.”

Um pormenor típico é:

• Parede de betão de 300-600 mm
  • 25-100 mm Revestimento interior em PE boratado, fixado com parafusos mecânicos

Desta forma, continua a utilizar-se a obra civil padrão, mas o desempenho da radiação é ajustado mais tarde com revestimentos de plástico de fornecedores como a Dongxing Rubber.

Propriedades de blindagem gama do chumbo

O chumbo é muito denso e ótimo para gama. Mas para os neutrões, é quase “transparente”.

O que o chumbo faz bem:

• As chapas finas já proporcionam uma forte atenuação de raios gama
• Bom para células quentes, salas PET/CT, laboratórios de raios X, etc.
• Fácil de combinar com aço, portas ou armários

O que o chumbo faz de mau para si:

• Quase sem moderação ou captura de neutrões
• Pesado, pelo que as dobradiças, as paredes e o teto estão sujeitos a uma carga elevada
• Tóxico, pelo que se preocupa com o manuseamento, poeiras, resíduos e regulamentação

Por este motivo, o chumbo torna-se um especialista na sua pilha:
usa-se para apanhar raios gama e capturar raios gama, não para combater neutrões.

Conceção de pilhas de blindagem híbrida para neutrões e raios gama

A maioria dos layouts modernos acaba por ter pilhas híbridas. Combina-se materiais para controlar tanto os neutrões como os raios gama, respeitando o espaço, o peso e o orçamento.

Aqui estão três ideias de pilha comuns que podem ser rapidamente apresentadas numa reunião interna.

Betão + sistema de paredes PE boratadas

• Camada exterior: betão espesso (estrutura, blindagem de base)
• Camada interior: Placas de PE boratadas, aparafusadas ou ancoradas

Utilize-o quando:

• Constrói ou já tem bunkers de betão
• Pretende atualizar o desempenho dos neutrões sem reconstruir a parede
• Necessita de uma boa estabilidade a longo prazo e de uma manutenção simples

A Dongxing Rubber pode fornecer placas boratadas cortadas à medida, semelhante à forma como fornecemos tapetes de chão UHMWPE personalizados e tapetes de proteção do solo: Corte CNC, arestas biseladas, furos escareados, instalação simples no local.

Painel Sanduíche de PE + Chumbo Boratado

• Lado da fonte: PE boratado (lento + absorve neutrões)
• No exterior: folha de chumbo (tratar os gamas da captura e da fonte primária)

Utilize-o quando:

• Tem mistura de neutrões + gama campos, como em torno de certas fontes de neutrões
• O espaço é limitado e pretende um elevado desempenho numa pilha fina
• É necessário escudos móveis ou portas móveis

A gíria típica da indústria para esta situação na equipa é “sanduíche de PE-lead” ou “painel de empilhamento”.
Também se pode ouvir os técnicos dizerem “deixem o PE morder os neutrões primeiro, depois deixem o chumbo limpar os raios gama”.

Escudos e carrinhos modulares leves

Para trabalhos de manutenção ou pontos de acesso temporários, pode:

• Construir Blocos de PE boratados em estruturas de aço
• Adicionar pequenas máscaras de chumbo onde a gama é ainda elevada
• Colocar tudo rodízios para uma deslocação fácil

Aqui sente-se realmente a vantagem do plástico:

• Menor peso do que o betão
• Sem risco de fuga de água
• É possível maquinar o painel para o adaptar a tubos, válvulas, suportes de cabos

Escolha de materiais de blindagem para projectos reais

Quando se senta com a sua equipa, a questão não é “qual é o melhor material”.
A questão é mais do género:

• O que é radiação dominante aqui, neutrões ou gama?
• Quanto espaço temos para paredes ou carrinhos?
• O que é carga no chão e limite da estrutura do edifício?
• Quão fácil é para nós instalar, alterar ou ampliar mais tarde?

Uma forma simples de pensar:

• Se os neutrões forem importantes e o espaço for limitado → O PE boratado deve estar na pilha
• Se a gama for pesada → adicionar chumbo ou uma camada de alta Z
• Se precisar de estrutura → deixe betão ou aço carregar a carga, não o plástico sozinho
• Se pretende uma solução flexível e modular → vá mais longe blocos e painéis de PE boratado

Para a Dongxing Rubber, isto enquadra-se na nossa posição central como fabricante de produtos de plástico de engenharia de alto desempenho.
Já utilizamos chapas de UHMWPE e HDPE, almofadas de proteção, almofadas de estabilizadores, proteção do solo e tapetes de estrada, produtos para pistas de gelo e personalizados Produtos PP/PE. O mesmo Serviços OEM/ODM A mentalidade funciona para o PE boratado: ouvimos o seu desenho de blindagem, depois cortamos, perfuramos e montamos os painéis para que a sua equipa no local não perca tempo.

Não é necessário conceber um “material perfeito”.
Concebe-se um combinação inteligente de materiais, e deixar que cada um faça o trabalho para o qual é bom.
Acontece que o PE boratado é muito bom na parte dos neutrões dessa história, e é por isso que cada vez mais engenheiros o incluem nos seus escudos de água/concreto/chumbo como uma camada chave.