Борированный полиэтилен против воды/бетона/свинца: Плюсы, минусы и гибридные стеки

Когда вы начинаете проектировать настоящую радиационную защиту, вы быстро убеждаетесь в одном:
Ни один материал не может выполнить всю работу.

Борированный полиэтилен (борированный ПЭ), вода, бетон и свинец - все они выглядят “стандартно” на чертежах. Но они ведут себя совершенно по-разному, если вы заботитесь о мощности дозы, горячих точках, пространстве для установки и бюджете на экранирование.

Ниже мы расскажем о том, как работает каждый материал, а затем поговорим об умных гибридных стеках, которые вы можете использовать в своих проектах.

Обзор материалов для радиационной защиты

Для дизайна щита обычно важны три вещи:

• Нейтроны (быстрый + тепловой)
• Гамма-лучи (включая захват гамма-излучения)
• Реальные вещи: вес, толщина, установка, длительная эксплуатация

Вот простая сравнительная таблица, которую вы можете показать своей команде. Цифры представляют собой типичные эталонные значения, к которым можно прийти похожие ослабление нейтронов в одном общем тестовом случае. Это не точные расчетные данные, но тенденция правильная и полезная.

Свойства материала и необходимая толщина

Итак, вы уже поняли, почему борированный полиэтилен так популярен:
Тонкий, легкий и очень эффективный для нейтронов.

Dongxing Rubber специализируется на этом типе высокопроизводительных полиэтиленовых изделий. Мы уже занимаемся экструзией и обработкой листов для Листы и плиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и полиэтилена высокой плотности, Накладки на крылья, накладки на аутригеры, грунтовые коврики и Хоккейные тренировочные щитки для стрельбы, Поэтому переход на борированные марки для экранирующих стен является естественным шагом.

Характеристики нейтронной защиты из борированного полиэтилена

Борированный полиэтилен - это, по сути, полиэтилен + соединение бора (часто 5-10% по весу).
Идея проста:

• Водород в полиэтилене замедляет быстрые нейтроны
• Бор (B-10) захватывает тепловые нейтроны и заканчивает рассказ

Почему инженерам нравится борированный полиэтилен

Вы получаете несколько очень практичных преимуществ:

• Высокая нейтронная эффективность
  Тонкие панели уже значительно снижают поток нейтронов, особенно для теплового и эпитермического диапазона.
• Низкий вес
  Около 1,0-1,1 г/см³, что облегчает установку и модернизацию.
• Простая обработка
  Вы можете пилить, сверлить, фрезеровать и зенковать, как и другие пластины из полиэтилена. Никаких сумасшедших инструментов.
• Модульная конструкция
  Вы можете делать шпунтованные панели, блоки, раздвижные двери, мобильные тележки и т.д.

В реальной работе люди используют борированный полиэтилен:

• Как внутренний вкладыш на бетонных стенах
• Внутри двери нейтронных бочек
• Вокруг отвалы пучков ускорителей
• Как блоки локального экранирования вокруг проблемных точек, выявленных в ходе дозированного обследования

В компании Dongxing Rubber мы видим аналогичные потребности в обработке продукция для катка и тренировочных площадок: большие листы, ударопрочность, гладкая поверхность, точная плоскостность. Тот же контроль процесса полезен, когда вы просите стабильные борированные пластины для экранирования.

Если вам нужны более специализированные доски из бора, вы также можете посмотреть на наши свинцово-борные полиэтиленовые пластины и растворы из борированного полиэтилена для индивидуальных проектов экранирования.

Характеристики нейтронного экранирования воды

Вода - это классический нейтронный щит. Дешевый, простой в понимании и хорошо работает для замедления нейтронов.

Плюсы:

• Очень хорошо замедление нейтронов (высокое содержание водорода)
• Сам материал дешев и доступен повсеместно
• Хорошо для огромные объёмы: бассейны отработанного топлива, реакторные бассейны, резервуары для хранения

Конс:

• Требуется резервуары, вкладыши, конструкции держать его
• Риск утечка, коррозия, загрязнение
• Трудно использовать в ограниченном пространстве или при небольших переоборудованиях
• Требуется большая толщина, чем у борированного полиэтилена, для той же работы с нейтронами

Так что если вы проектируете новый объект с большими строительными работами, то водные стены и бассейны могут выглядеть прекрасно.
Но когда вам нужен тонкая, сухая, чистая стеновая панель, Вода становится очень неудобной.

Свойства радиационной защиты бетона

Бетон - рабочая лошадка большинства чертежей. Он дает вам:

• Структура + экранирование в одном теле
• Достойный ослабление гамма-излучения
• Некоторое замедление нейтронов, потому что внутри есть вода и легкие элементы

Однако бетон - это тяжелый и не очень гибкий:

• Если вам нужна более мощная нейтронная защита, часто приходится использовать очень толстый
• После заливки его трудно и дорого изменить
• При высоких стенах нагрузка на пол может быть огромной.

Вот почему многие инженеры теперь думают именно так:

“Пусть бетон займется структурой и защитой.
Тогда пусть Borated PE сделает тонкую нейтронную работу”.”

Типичная деталь:

• Бетонная стена 300-600 мм
  • 25-100 мм Внутренняя облицовка из борированного полиэтилена, фиксируется механическими креплениями

Таким образом, вы продолжаете использовать стандартные строительные работы, но впоследствии настраиваете радиационные характеристики с помощью пластиковых вкладышей от таких поставщиков, как Dongxing Rubber.

Свойства гамма-экранирования свинца

Свинец очень плотный и отлично подходит для гамма. Но для нейтронов он почти “прозрачен”.

Что свинец делает хорошо:

• Тонкие листы уже дают сильное ослабление гамма-излучения
• Хорошо для горячие камеры, кабинеты ПЭТ/КТ, рентгеновские лаборатории, и т.д.
• Легко сочетается со сталью, дверями или шкафами

Чем свинец вреден для здоровья:

• Почти нет замедления или захвата нейтронов
• Тяжелые, поэтому петли, стены и потолок испытывают большую нагрузку.
• Токсичен, поэтому вы беспокоитесь об обращении с ним, пыли, отходах и нормах.

Из-за этого свинец становится специалист в вашей стопке:
Вы используете его для улавливания гамма-лучей и захвата гамма-лучей, а не для борьбы с нейтронами.

Разработка гибридных экранирующих стеков для нейтронов и гамма-лучей

Большинство современных макетов заканчиваются гибридные стеки. Вы комбинируете материалы для контроля нейтронов и гамма-излучения, но при этом соблюдаете требования к пространству, весу и бюджету.

Вот три распространенные идеи стартапов, которые вы можете быстро представить на внутреннем совещании.

Бетон + система стен из борированного полиэтилена

• Внешний слой: толстый бетон (структура, базовое экранирование)
• Внутренний слой: Борированные полиэтиленовые пластины, крепление болтами или анкерами

Используйте это, когда:

• Вы строите или уже имеете бетонные бункеры
• Вы хотите повысить производительность нейтрона, не перестраивая стену
• Вам нужна хорошая долгосрочная стабильность и простота обслуживания

Компания Dongxing Rubber может поставлять борированные пластины, вырезанные по размеру, подобно тому, как мы поставляем на заказ коврики из UHMWPE для грунта и дорожные коврики для защиты грунта: Резка с ЧПУ, скошенные края, зенкерованные отверстия, простая установка на месте.

Борированный полиэтилен + свинец Сэндвич-панели

• Сторона источника: Борированный полиэтилен (медленный + поглощает нейтроны)
• Снаружи: свинцовый лист (обработка гамма-излучения от захвата и первичного источника)

Используйте это, когда:

• У вас есть смешанный нейтрон + гамма поля, например, вокруг некоторых источников нейтронов
• Пространство ограничено, а вам нужна высокая производительность в тонком корпусе.
• Вам нужно мобильные щиты или подвижные двери

Типичный “отраслевой сленг” для этого в команде - “сэндвич с PE-лидером” или “стэк-ап панель”.
Вы также можете услышать от техников: “Пусть сначала полиэтилен откусит нейтроны, а потом свинец зачистит гамма-излучение”.

Легкие модульные щиты и тележки

Для проведения ремонтных работ или создания временных "горячих точек" вы можете:

• Построить Борированные полиэтиленовые блоки на стальных рамах
• Добавить маленькие свинцовые маски где гамма все еще высока
• Наденьте все это ролики для удобства перемещения

Здесь вы действительно почувствуете преимущество пластика:

• Меньший вес по сравнению с бетоном
• Отсутствие риска утечки воды
• Панель можно обработать для установки вокруг труб, клапанов, кабельных лотков.

Выбор экранирующих материалов для реальных проектов

Когда вы садитесь за стол переговоров со своей командой, вопрос не в том, “какой материал лучше”.
Вопрос скорее в другом:

• Что такое доминирующее излучение здесь, нейтроны или гамма?
• Сколько космос что у нас есть для стен или тележек?
• Что такое нагрузка на пол и предельные параметры конструкции здания?
• Как легко мы должны устанавливать, изменять или расширять позже?

Простой способ думать:

• Если нейтроны важны, а место ограничено → Борированный полиэтилен должен быть в штабеле
• Если гамма тяжелая → добавить свинец или слой с высоким Z
• Если вам нужна структура → пусть бетон или сталь нести нагрузку, а не заниматься пластиком в одиночку
• Если вам нужно гибкое, модульное решение → перейдите по ссылке блоки и панели из борированного полиэтилена

Для Dongxing Rubber это соответствует нашей основной позиции как Производитель высокоэффективных инженерных пластиковых изделий.
Мы уже используем листы UHMWPE и HDPE, накладки на крылья, накладки на аутригеры, Защита грунта и дорожные коврики, Катки, изделия для катка и изделия на заказ Продукты PP/PE. То же самое Услуги OEM/ODM Мысль работает для борированного полиэтилена: мы выслушаем ваш чертеж экранирования, затем вырежем, просверлим и соберем панели, чтобы ваша бригада на объекте не теряла времени.

Вам не нужно разрабатывать один “идеальный материал”.
Вы разрабатываете продуманная комбинация материалов, и пусть каждый из них выполняет ту работу, с которой он хорошо справляется.
Так получилось, что борированный полиэтилен очень хорошо справляется с нейтронной частью этой истории, и именно поэтому все больше и больше инженеров включают его в свои водные/бетонные/свинцовые экраны в качестве ключевого слоя.