含钆有机透明材料的制备及其中子/伽马防护性能

摘要: 透明防护材料是核辐射防护装备的重要组成，亦是减少放射工作人员眼晶体辐射损伤的关键所在。本工作通过本体聚合制备了含钆有机玻璃，并利用Cf-252中子源和Am-241伽马源实验测试手段及蒙特卡洛模拟方法，研究了不同Gd(MA)3含量有机玻璃的中子和伽马防护性能。结果表明，随着Gd(MA)₃含量的增加，有机玻璃对Cf-252（经12cm聚乙烯慢化）中子的屏蔽性能不断增加，但当Gd(MA)3含量高于10%后，其中子屏蔽性能增加不明显，而对伽马射线的屏蔽性能则持续增加。Gd(MA)3含量为10%和30%的有机玻璃对Cf-252中子的吸收截面和59.5keV（Am-241）伽马射线的线减弱系数分别为0.79 cm^-1和2.10cm^-1。另外，随着含钆有机玻璃厚度的增加，其对中子的屏蔽性能呈指数增加，厚度为10cm，Gd(MA)₃含量为10%的有机玻璃可屏蔽90.2%的Cf-252快中子。有机玻璃中钆元素的加入可有效提升其对热中子的屏蔽性能和伽马防护性能，同时保持了良好的可见光透光率，且在一定程度上提升了材料的耐热性能，但其机械强度有所降低。研究结果为透明中子/伽马防护装备的研发打下了基础。