基于核科技的飛速發(fā)展，核輻射防護(hù)以及核安全已經(jīng)成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。在此過程當(dāng)中，技術(shù)人員對(duì)具備輕質(zhì)高效和強(qiáng)大防護(hù)能力的新型輻射防護(hù)材料需求迫切。所以，相關(guān)工作人員應(yīng)該基于核輻射與物質(zhì)的作用機(jī)制，利用不同類型的材料開展核輻射防護(hù)實(shí)驗(yàn)，為找到最適宜的材料提供幫助。

　　1核輻射防護(hù)概況

　　原子核從一種結(jié)構(gòu)或能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)或能量狀態(tài)時(shí)，釋放出的微觀粒子流就是核輻射，有天然輻射有人工輻射之分。核輻射主要為α射線、β射線和γ射線和中子，它們會(huì)對(duì)人體健康造成威脅。如果，人體被過量的放射性射線照射，則會(huì)產(chǎn)生各種疾病，患癌幾率也會(huì)大大增加，甚至?xí)�直接死亡。而且，照射時(shí)間越長(zhǎng)、輻射劑量越大，危害性越高�；�于此，為了能實(shí)現(xiàn)對(duì)核技術(shù)的深入研究和合理應(yīng)用，開展有效的核輻射防護(hù)工作至關(guān)重要。此項(xiàng)工作的開展目的是減少和消除核輻射危害，所以在作業(yè)環(huán)節(jié)需要遵守正當(dāng)性、合理性、可控性和最優(yōu)性原則作業(yè)[1]。在實(shí)踐工作中，人們可通過擴(kuò)大與輻射源的間距、控制受照射時(shí)間和使用屏蔽物屏蔽輻射等方式開展外照射防護(hù)。而在這一環(huán)節(jié)，最具備研究?jī)r(jià)值的就是屏蔽物使用法，對(duì)其材質(zhì)進(jìn)行研究可以為提高核輻射防護(hù)效果奠定基礎(chǔ)。

　　2物質(zhì)對(duì)放射線的作用

　　核技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域和人們的生產(chǎn)生活環(huán)節(jié)，為保證技術(shù)使用安全和人們的身體健康，必須要開展有效的核輻射防護(hù)工作。該項(xiàng)工作的開展應(yīng)該基于各種放射線的特點(diǎn)以及其與物質(zhì)的作用機(jī)制而開展。從本質(zhì)上來看，α粒子是氦原子核，α射線的外照射穿透能力相對(duì)較弱，開展防護(hù)工作時(shí)，僅憑一張白紙就能夠擋住α射線所帶來的核輻射。對(duì)于α射線的防護(hù)工作而言，應(yīng)該注意的是內(nèi)照射而非外照射，因?yàn)?alpha;射線可以借助于被污染的空氣、食物或傷口進(jìn)入并損害人體。β射線的本質(zhì)是電子流，大多為負(fù)電子流。這種射線的穿透能力強(qiáng)于α射線，但一般金屬都能對(duì)其進(jìn)行阻擋�；�于β射線與物質(zhì)的相互作用，將會(huì)產(chǎn)生多次散射，所以其輻射距離并非固定，而是分布在某一區(qū)間之內(nèi)。同時(shí)，隨著β射線持續(xù)能力的減弱，其穿透距離也會(huì)逐步接近于極限。此外，β射線十分容易被表層組織吸收，所以在其輻射范圍內(nèi)物質(zhì)表層出現(xiàn)輻射損傷的幾率極高，這也造成了防護(hù)工作的復(fù)雜性[2]。γ射線是由高能量的γ粒子組成的光子流，具有極強(qiáng)的穿透性，但是其電離能力極弱。在開展防護(hù)工作時(shí)，應(yīng)該采用外照射防護(hù)方法作業(yè)。基于γ射線與物質(zhì)的相互作用，將產(chǎn)生康普頓效應(yīng)、光電效應(yīng)、電子對(duì)效應(yīng)等原子反應(yīng);若二者的相互作用具有持續(xù)性，則原子反應(yīng)將呈現(xiàn)漸弱性的特點(diǎn)。在實(shí)踐作業(yè)環(huán)節(jié)，基于電子效應(yīng)、光電反射效應(yīng)，物質(zhì)都可以完成對(duì)γ射線能量的消耗。而在放射性射線與物質(zhì)的互相作用環(huán)節(jié)，能與中子實(shí)現(xiàn)相互作用的物質(zhì)大多具備質(zhì)量相似性，比如氫。所以在選取中子輻射防護(hù)材料時(shí)，可以優(yōu)先選用氫原子量高的物質(zhì)。比如，碳?xì)浠�合物、石蠟、水、塑料等。同時(shí)，中子的衰減速度受到自身能量、屏蔽材料性能和厚度影響。當(dāng)中子能量較強(qiáng)時(shí)，屏蔽材料的能量和厚度將會(huì)對(duì)輻射防護(hù)效果產(chǎn)生重大影響。所以，在作業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)該強(qiáng)化大截面物質(zhì)的應(yīng)用，以便于提高中子防護(hù)有效性。

　　3新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

　　基于現(xiàn)有的輻射防護(hù)理論，核輻射防護(hù)材料的使用效果主要與物質(zhì)和射線的相互作用關(guān)系、規(guī)律和方式相關(guān)。在核輻射范圍內(nèi)，α射線、β射線、γ射線以及中子都可能穿過材料，并與之產(chǎn)生相互作用，而相應(yīng)的作用形式也不相同。在實(shí)踐工作環(huán)節(jié)，為了保證核輻射防護(hù)材料的實(shí)用性，相關(guān)工作人員需摘要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)水平的提升都能夠?yàn)殚_展核輻射防護(hù)研究提供助推，而找尋新型核輻射防護(hù)材料已經(jīng)成為了研究要實(shí)現(xiàn)對(duì)多種功能元素的篩選和優(yōu)化組合，以便于確保材料具備綜合輻射防護(hù)效果。

　　3.1基本材料選用

　　在新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要先針對(duì)基本防護(hù)材料進(jìn)行合理選擇。此時(shí)，所選用的防護(hù)材料的質(zhì)量減弱系數(shù)越大越好。而且，所用基礎(chǔ)材料還應(yīng)該具備穩(wěn)定性、易得性、加工便捷性、不易分解性和經(jīng)濟(jì)性高的特點(diǎn)，只有這樣才能切實(shí)保證基本防護(hù)材料具備實(shí)用性[3]。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，金和鉛都是十分常見的基礎(chǔ)防護(hù)材料，二者都具備質(zhì)量防護(hù)系數(shù)大的特點(diǎn)，而且它們的質(zhì)量減弱系數(shù)差異較小，所以在核輻射防護(hù)環(huán)節(jié)二者的使用效果相差不大。但是，從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，鉛的使用成本遠(yuǎn)低于金;而從加工便捷性的角度出發(fā)，我們可以發(fā)現(xiàn)，鉛可以以粉末狀存在，十分適用于材料加工。基于此，在經(jīng)過多方篩選與比對(duì)后，可以選定以粉末狀的鉛充當(dāng)新型核輻射防護(hù)材料的基本材料。

　　3.2輔助材料選用

　　在確定核輻射防護(hù)基本材料后，即可開展輔助材料選取。輔助材料的應(yīng)用意義是實(shí)現(xiàn)對(duì)核輻射防護(hù)材料綜合性能的改善�；�于輔助材料，將提高核輻射防護(hù)材料的使用效果和用戶滿意度。在這一環(huán)節(jié)，需要添加必要性的添加劑，以便于改良材料性能。此時(shí)，相關(guān)工作人員不僅充分考量輔助材料對(duì)核輻射防護(hù)材料性能方面的優(yōu)化，還應(yīng)該兼顧工藝、使用便捷性和經(jīng)濟(jì)性。比如，可選擇銅或鐵來充當(dāng)金屬類輔助材料。二者的核輻射防護(hù)效果相差無幾，不過在成本上存在明顯的高低差異，鐵的成本要遠(yuǎn)低于銅。所以，新型核輻射防護(hù)材料的輔助材料可確定為鐵。而在非金屬元素選用環(huán)節(jié)，硫具備較大的質(zhì)量減弱系數(shù)，在中低能量中氫也具備較大的質(zhì)量減弱系數(shù)，所以二者的化合物可以被選用為核輻射防護(hù)材料的輔助材料。在中子防護(hù)環(huán)節(jié)，最為適宜的輔助防護(hù)材料是硼。除此之外，還需要選用丁苯橡膠以及聚乙烯也是十分常見的輔助材料。這兩種材料的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)都十分鮮明。比如，粘結(jié)性良好、簡(jiǎn)單易得、便于加工、柔軟性和彈性優(yōu)良等。鑒于聚乙烯和丁苯橡膠的多種功能和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，將其選定為核輻射防護(hù)材料的輔助材料十分可行。

　　3.3材料配方調(diào)配

　　為了有效融合基本材料和輔助材料，在實(shí)踐作業(yè)環(huán)節(jié)相關(guān)工作人員需要開展核輻射防護(hù)材料配方的調(diào)配工作。此時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際防護(hù)要求以及各類型材料的使用特點(diǎn)來制定配方，以確保新型核輻射防護(hù)材料具備良好的防護(hù)效果。在此環(huán)節(jié)，配方設(shè)計(jì)人員應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對(duì)配方材料密度的綜合權(quán)衡，并在作業(yè)時(shí)同時(shí)兼顧核輻射防護(hù)要求和材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求作業(yè)。在防護(hù)材料使用環(huán)節(jié)，材料厚度越大其防護(hù)效果越強(qiáng)，所以在設(shè)計(jì)配方時(shí)，相關(guān)工作人員可適當(dāng)增加防護(hù)材料厚度，以便于提升屏蔽效果。

　　3.4材料合成與生產(chǎn)

　　在此環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員需要關(guān)注核輻射防護(hù)材料的合成環(huán)節(jié)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在材料合成過程中，必須制定科學(xué)的合成條件，以確保核輻射防護(hù)材料的綜合性能得以提升。此時(shí)，應(yīng)該基于核輻射防護(hù)材料的使用場(chǎng)景以及要求，對(duì)其綜合性能進(jìn)行明確優(yōu)化。比如，確保材料回彈性優(yōu)良、柔軟性良好、隔熱防潮性能強(qiáng)、抗撕裂強(qiáng)度高。不僅如此，核輻射防護(hù)材料還應(yīng)該具備良好的洗消性能，以便于其被反復(fù)使用。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員若能使核輻射材料具備上述功能，就可以保證這種材料可以基于使用對(duì)象和目的差異，而實(shí)現(xiàn)多樣化利用這對(duì)材料的制作、折疊、保存都十分有利。同時(shí)，在合成環(huán)節(jié)，為增強(qiáng)材料成形能力，應(yīng)該合理應(yīng)用聚乙烯等粘結(jié)材料。在核輻射防護(hù)材料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員應(yīng)該依托于現(xiàn)有的設(shè)備以及技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)聚乙烯和橡膠材料的充分調(diào)研。此時(shí)，可選擇的材料生產(chǎn)工藝主要分為化學(xué)發(fā)泡和輻射交聯(lián)發(fā)泡兩種。若在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)以輻射交聯(lián)發(fā)泡生產(chǎn)工藝作業(yè)，則產(chǎn)出的核輻射防護(hù)材料將具備較強(qiáng)的“抵抗力”，具體表現(xiàn)為耐磨、耐高溫和抗老化、抗龜裂。而且，基于輻射交聯(lián)發(fā)泡生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的核輻射防護(hù)材料具備長(zhǎng)的使用壽命，更適用于特定條件的材料使用需求。選擇此項(xiàng)工藝還可以讓核輻射材料擁有封閉性極強(qiáng)的內(nèi)部空洞，這樣一來就更加有利于核輻射防護(hù)材料的洗消�；�于此，材料可以被選用于充當(dāng)核輻射灰塵環(huán)境下的防護(hù)服或設(shè)備防護(hù)罩。如果在生產(chǎn)環(huán)節(jié)選擇使用化學(xué)發(fā)泡生產(chǎn)工藝，則其產(chǎn)出的產(chǎn)品同樣具備鮮明特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為回彈性和柔韌性相對(duì)較強(qiáng)。不僅如此，這種生產(chǎn)工藝的作業(yè)成本相對(duì)較低，在以經(jīng)濟(jì)性為重要考量指標(biāo)時(shí)，可以優(yōu)先選用化學(xué)發(fā)泡生產(chǎn)工藝。不過，與輻射交聯(lián)發(fā)泡工藝相比，基于化學(xué)發(fā)泡工藝的核輻射防護(hù)材料不具備良好的洗消性，這使得其使用場(chǎng)景大大縮減，通常僅被用于輻射源儲(chǔ)存和運(yùn)輸環(huán)節(jié)。

　　3.5材料性能測(cè)試

　　在新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員還需要開展必要性的性能測(cè)試，以確保配方可用材料有效。比如，模擬核輻射污染環(huán)境，測(cè)量新型核輻射防護(hù)材料的屏蔽與防護(hù)效果的。同時(shí)，還應(yīng)該對(duì)其理化性能進(jìn)行合理檢驗(yàn)。比如，以試驗(yàn)方式，觀測(cè)新型核輻射防護(hù)材料的抗拉性、防火性、阻燃性，為確保其使用安全奠定基礎(chǔ)。此外，在作業(yè)環(huán)節(jié)還需要充分考量新型核輻射防護(hù)材料的制作成本，在選用材料和設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)，既要確保其屏蔽效果良好，又要避免出現(xiàn)成本過高的問題。而且，為了滿足特定使用條件要求，材料綜合性能提升，還應(yīng)該在控制成本的基礎(chǔ)上，適當(dāng)添加功能性材料。

　　4結(jié)束語

　　總而言之，新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)人員需要基于核輻射的特點(diǎn)，為不同防護(hù)部位選擇適宜的屏蔽防護(hù)材料。而且，在選用過程當(dāng)中還應(yīng)該充分考量環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、功能性以及靈活性，為合理應(yīng)用該材料奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，在材料設(shè)計(jì)和應(yīng)用環(huán)節(jié)還應(yīng)該合理開展實(shí)驗(yàn)與測(cè)試，以確保新型核輻射防護(hù)材料的性能可以滿足使用需求。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]李利娜，孫潤(rùn)軍，陳美玉，等.輻射防護(hù)材料的研究進(jìn)展[J].合成纖維，2019，48(10)：21-25.

　　[2]袁微微.新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019(12)：79-80.

　　[3]孟凡松.新型核輻射防護(hù)材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析[J].江西化工，2017(01)：33-34.

　　作者：李曉寧

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