富含重金属工业渣泥集料的防辐射性能研究

发布时间：2019-09-27 02:59

【摘要】：重金属渣泥是指工厂(钢铁厂、电镀厂等)排放的含有Zn、Ba、Ni、Cr、Cu等重金属元素的污泥,这些污泥将对人类的健康造成极大的影响。由于重金属元素对常见的射线具有较好的屏蔽能力,将其加入到混凝土中制备防辐射用的混凝土,不仅可以解决环境污染问题,而且可以为需要射线屏蔽的区域提供屏蔽材料。根据射线与物质的相互作用原理,混凝土材料组分对射线的屏蔽能力起到决定性作用,因此,研究不同重金属渣泥及其与混凝土的配比组分,筛选对射线具有最佳屏蔽效果的工业渣泥集料,是制作具有较好防辐射性能混凝土材料的关键。本文以国家自然科学基金项目关于重金属工业渣泥制备防辐射混凝土项目为依托,利用课题搭建的实验平台和计算机模拟手段对不同配比的集料样片进行防辐射性能研究,探究屏蔽效果最好的集料样片及其制备工艺,为集料材料的最终选定提供科学决策依据,同时也为不同集料的防辐射性能评价提供测试平台与技术。某种集料的防辐射性能好坏,主要由对其样品片测定的吸收系数大小来判定。本文采用单能窄束法测定集料的吸收系数,准直孔径3~5mm。由于集料样片自身的不均匀性,为了保证测量值更接近真实值,我们设计制作了一台具有旋转集料样品功能的机械载物台,实现了对功能集料样品不同位置的精确定位,与室内多道γ能谱测量仪器一起构建起功能集料防辐射性能测试系统。这套测试系统,可以通过对样片做刻度标记,实现在不同时间下对同一样品同一位置的重复测量。在上述技术平台的支持下,采用137Cs放射性源对武汉理工大学提供的2~25号集料样品的吸收系数进行了基本测量和重复性测量。测量结果表明,四种组分中7号、13号、17号、23号较同组其他集料样片的吸收系数大、屏蔽效果好。结果也同时表明:重复性测量与第一次基本测量曲线趋势一致,两次测量结果间的相对误差在5%左右,重复性测量效果较好。为了评价上述实验研究结果,同时也考察在不同放射源作用下,同组集料样品的防辐射性能,本文利用蒙特卡罗方法(MCNP5软件)开展了模拟实验。模拟的模型尽量与实验条件一致,模拟的放射性源为137Cs、60Co,能量分别为0.661Me V,1.17Me V和1.33Me V。虽然模拟的吸收系数结果与实际测量值有一定的差距,最大误差为32.8%,最小误差为1.99%,但是曲线整体趋势与实体实验曲线趋势保持一致,证实了本文实验数据的准确性与可靠性。分析出现这种差异的原因,可能来自在MC材料卡中模型设置为均匀的且表面是光滑的,而实际上我们的样品是非均匀的、且表面不光滑,导致模拟计算与实测结果间存在一定的误差。实验证实,本文搭建的实验测试平台与技术,能够准确有效地得到集料的吸收系数,可以为小型混凝土集料样片防辐射性能测试提供有效、可靠的技术。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;TU528

【参考文献】