Ứng dụng sáng tạo của tấm chứa UHMWPE Boron trong cửa bảo vệ phòng CT được sản xuất bởi Beyond Beyond

Ứng dụng sáng tạo của Tấm chứa UHMWPE BORON trong cửa bảo vệ phòng CT được sản xuất bởi Beyond Beyond

Thuộc tính vật chất và cơ chế bảo vệ bức xạ

Tấm chứa polyethylen trọng lượng phân tử cực cao (UHMWPE) Ngoài ra là một vật liệu bảo vệ tổng hợp với polyetylen trọng lượng phân tử cực cao làm vật liệu cơ bản và được thêm vào các hợp chất boron (như boron cacbua và axit boric). Trọng lượng phân tử của nó cao tới 1,5 triệu hoặc nhiều hơn, tạo thành cấu trúc mạng ba chiều dày đặc, mang lại cho vật liệu sức cản tác động cực kỳ cao và khả năng hấp thụ năng lượng. Bằng cách thêm các phần tử boron (thường là 5%-10%), hiệu suất hấp thụ của bảng vào bức xạ neutron được cải thiện đáng kể. Boron có mặt cắt hấp thụ neutron nhiệt lên tới 3837 Barns, có thể nắm bắt hiệu quả các neutron và chuyển đổi chúng thành các hạt alpha vô hại; Đồng thời, phần tử hydro trong vật liệu bazơ polyetylen làm chậm các neutron nhanh thông qua các va chạm đàn hồi, tạo thành cơ chế bảo vệ kép 'chậm lại.

Theo quan điểm của môi trường bức xạ do tia X trong phòng CT, ngoài việc tối ưu hóa hơn nữa công thức vật liệu và phát triển bảng tổng hợp polyetylen chì-boron. Vật liệu áp dụng thiết kế cấu trúc nhiều lớp: Lớp bên ngoài là thép không gỉ hoặc lớp phủ chống ăn mòn, lớp giữa là lớp hỗn hợp UHMWPE-Boron (che chắn neutron) và lớp bên trong được nhúng với giấy bạc (che chắn tia X/X/x). Thiết kế này làm giảm trọng lượng của cửa chì truyền thống xuống 30%, trong khi đáp ứng giới hạn bức xạ rò rỉ (≤2,5μsv/h) của các yêu cầu bảo vệ bức xạ chẩn đoán tia X y tế '(GBZ 130-2020).

Ưu điểm cốt lõi trong cửa bảo vệ phòng CT

1. Nhẹ và cường độ cao

Mật độ của tấm UHMWPE chứa boron chỉ là 0,94g/cm³, nhẹ hơn 90% so với chì (11,34g/cm³), làm giảm đáng kể trọng lượng của thân cửa. Lấy cửa bảo vệ phòng CT tiêu chuẩn (2,5m × 2m) làm ví dụ, cửa chì truyền thống nặng 800kg, trong khi cửa composite polyetylen chứa boron chỉ cần 200-300kg, làm giảm áp suất chịu tải của cấu trúc tòa nhà. Đồng thời, độ bền kéo của nó đạt 40MPa, và độ bền va chạm của nó gấp 8 lần bằng thép carbon và nó có thể chịu được hơn 100.000 tác động mở và đóng.

2. Bảo vệ tổng hợp và bảo vệ môi trường

Các tấm chì truyền thống có nguy cơ ô nhiễm oxy hóa, trong khi tấm chứa Boron của UHMWPE đạt được các nâng cấp bảo vệ môi trường thông qua thiết kế không có chì (như sử dụng gadolinium đất hiếm để thay thế chì). Các thí nghiệm cho thấy rằng tấm hỗn hợp gadolinium oxit/boron cacbua/polyethylen được sửa đổi dày 15cm có tỷ lệ che chắn là 98% đối với nguồn neutron của Californium-252, và tỷ lệ che chắn là 72% và 60% đối với Ces

3. Kháng ăn mòn và bảo trì dễ dàng

Độ mịn bề mặt của tấm là ra rA≤0,2μm, nó không hấp thụ các chất gây ô nhiễm và có thể bị xóa sạch và khử trùng bằng rượu y tế. Tốc độ hấp thụ nước của nó ít hơn 0,01%và nó vẫn duy trì độ ổn định kích thước trong môi trường độ ẩm cao của phòng CT (độ ẩm tương đối ≥70%), tránh vấn đề biến dạng và nứt cửa bảo vệ gỗ truyền thống.

3. Đột phá công nghệ

Tích hợp thông minh: thân cửa được nhúng với các cảm biến áp suất và các thiết bị chống pinch hồng ngoại. Khi gặp các chướng ngại vật, nó sẽ tự động hồi phục trong vòng 0,1 giây và sự an toàn được cải thiện 5 lần.

Thiết kế giảm nhiễu: Thông qua các đặc điểm tự bôi trơn của UHMWPE, hệ số ma sát của đường ray hướng dẫn giảm xuống còn 0,05 và nhiễu mở và đóng cửa là ≤45dB.

Xác minh che chắn neutron nhiệt: Theo thử nghiệm của Viện bảo vệ bức xạ Trung Quốc, hội đồng quản trị có tỷ lệ hấp thụ 95% đối với các neutron nhiệt 0,025EV và hiệu quả làm chậm 76% đối với neutron nhanh 5MEV.

4. Xu hướng công nghiệp và triển vọng tương lai

Với các yêu cầu bắt buộc của tiêu chuẩn bảo vệ bức xạ y tế '(phiên bản 2025) cho ' Bảo vệ không có chì ', thị phần của các bảng UHMWPE chứa Boron dự kiến ​​sẽ tăng từ 35% trong 2024 đến 65% vào năm 2028. Ngoài ra đang phát triển các hướng sáng tạo sau:

1. Công nghệ điều chỉnh nano: Thông qua sửa đổi bề mặt của oxit nano-gadolinium, tốc độ che chắn tia gamma của các bảng dày 15cm được tăng lên 85%.

2. Vật liệu phản ứng thông minh: Phát triển polyetylen có chứa boron nhạy cảm với nhiệt độ, tự động thay đổi màu sắc để cảnh báo khi bức xạ vượt quá tiêu chuẩn.

3. Cài đặt mô-đun: Khởi chạy hệ thống tấm bảo vệ trình cắm tiêu chuẩn hóa, rút ​​ngắn thời gian xây dựng từ 7 ngày xuống 48 giờ.

Tờ chứa UHMWPE của UHMWPE đang định hình lại ngành công nghiệp bảo vệ bức xạ y tế thông qua sự tích hợp sâu sắc của khoa học vật liệu và thiết kế kỹ thuật, cung cấp một giải pháp Trung Quốc 'để bảo vệ an toàn các phòng CT trên khắp thế giới.