[科普中国]-防辐射材料

防辐射材料是指用于防止或削弱各种放射性辐射源所产生的辐射伤害的材料。

基本要求几乎所有材料对X、γ射线都具有一定的防护能力。物质的密度越强,，对X、γ射线的防护能力也越强。因此,若采用密度较小的轻物质，则要达到相同防护效果时，所需要的结构厚度就很大，这样便减小了建筑物的有效使用面积。当然，具体工程，应兼顾材料来源是否广泛，施工难易程度以及经济性是否合理等因素进行综合考虑。对于中子射线的防护，则不但需要重元素，而且需要充分的轻元素。因为对于能量大的快速中子，在密度大的材料中有减速作用；对于能量较低的中速中子，只有含氢元素的材料才具有对其减速的效果，而氢元素在水中含量较多，所以可采用含结晶水或化学结合水的物质充当防护中子流的“化学卫士”。1

防辐射材料的分类按防辐射材料的功能及使用部位,可将其分为防穿透性辐射材料和表面辐射防护材料两大类。

1.防穿透性辐射材料：防穿透性辐射材料包括防辐射混凝土，铅、钢铁等重金属材料，普通混凝土，黏土砖砌体，压实土壤，石墨，防辐射玻璃，以及防辐射橡胶和塑料等。

2.表面辐射防护材料：表面辐射防护材料包括有机板材、涂料、金属材料和无机非金属材料等。当然，防辐射材料还可根据其化学组成进行分类，如分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和有机、无机复合材料等。1

中子防护机理中子与物质相互作用的类型主要取决于中子的能量。根据中子能量的高低，可以把中子分为能量小于5keV的慢中子、能量范围为5~100keV的中能中子和能量为0.1500MeV 的快中子三大类，其中能量小于1eV(一般为0.025eV)的慢中子也称为热中子。各类中子与物质的原子核相互作用过程基本上可分为散射和吸收两类，散射又可以分为弹性散射和非弹性散射。慢中子与原子核作用的主要形式是吸收，中能中子和快中子与物质作用的主要形式是弹性散射；而能量大于10MeV的快中子与原子核的作用以非弹性散射为主。在上述中子和物质的相互作用过程中，除了弹性散射之外，其余各种作用均会产生次级辐射。因此，辐射防护是相当重要的。实际工作中大多数情况遇到的是快中子，快中子和物质相互作用时，首先是快中子的散射和减速然后是慢中子被吸收后放出共化粒子或γ射线。由于防护服厚度的限制，通常中子辐射防护服只对中低能中子的防护有效。2

X射线、Y射线防护机理(1)X射线是一种波长为0. 001~10nm的电磁波,它是由原子内层轨道电子跃迁或高能电子减速时与物质的能量交换作用产生的射线。X射线的光量子能量约为0.01~10MeV，是可见光的5000倍。高能量的X射线光子对物质具有强大的穿透能力。防X射线的实质是降低穿过物质层的X射线强度，即通过屏蔽作用达到防X射线辐射伤害。X射线与物质发生光电效应、康普顿效应和电子对效应的概率分别与物质的原子序数的四次方、一次方和二次方成正比，所以物质的原子序数大小直接决定该物质对X射线屏蔽性能的好坏。铅元素以其原子序数大，价格低廉等特点成为最重要的X射线屏蔽物质，但是铅氧化物具有一定的毒性，会对环境产生一定的污染。因此，在一些要求低毒环境中，则更多地使用硫酸钡作为屏蔽物质。

(2)γ射线是一种比X射线波长更短射线能量更高的电磁波，通常由重核裂变裂变产物衰变、辐射俘获非弹性散射.活化产物衰变时从核内释放出的高频射线另外当中子 被吸收后也会产生γ射线。和X射线一样，γ光子不带电，与物质相互作用机制不同于带电粒子，主要以光电效应康普顿效应和电子对效应为主，与物质发生一次相互作用会导致其损失大部分或全部能量。γ射线防护纤维及纺织品的防护机理与X射线相同。2

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学