鎢合金在核電領域的應用

核電因其巨大的優勢得到了快速發展,目前已與火電、水電並稱為電力能源三大支柱,並且隨著煤炭、石油等化石能源的儲量日益減少,其重要地位不斷凸顯。核電站中,動力堆主要有輕水堆(包括壓水堆和沸水堆)、重水堆、石墨堆(包括石墨氣冷堆和石墨水冷堆) 以及快中子增殖堆。反應堆是核電能源系統的核心部分,核裂變(或聚變)產生各種輻射射線如不同能級的中子、γ射線、二次γ射線及其它帶電粒子和高能射線。輻射防護依賴於屏蔽材料的性能和輻射屏蔽結構的優化設計,顯然,選擇材料時應該考慮的基本核性能是中子和γ射線的減弱性能。

鎢的原子序數為74,作為大密度的天然金屬單質之一,鎢對中子與γ射線具有良好的屏蔽作用。同時,10cm厚度的鎢材料可以屏蔽93%的中子,故屏蔽中子首推鎢合金。因此鎢合金是核電領域優良的輻射屏蔽件材料。


鎢合金屏蔽件


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屏蔽防護的原理

屏蔽防護是指射線穿透物質時強度會減弱,一定厚度的屏蔽物質能減弱射線的強度,在輻射源與人體之間設置足夠厚的屏蔽物(屏蔽材料),便可降低輻射水平,使人們在工作​​所受到的劑量降低最高允許劑量以下,確保人身安全,達到防護目的。屏蔽防護的要點是在射線源與人體之間放置一種能有效吸收射線的屏蔽材料。核屏蔽設計的主要任務就是屏蔽γ射線、中子。

鎢合金屏蔽件具有許多優勢,它不產生二次韌致輻射,硬度大,且鎢抗輻射損傷且耐腐蝕。因鎢的高密度及原子序數使其在質量輕而厚度薄,使得同樣的屏蔽效果,鎢合金屏蔽件的厚度僅為鉛的2/3,在空間較小的環境下,可以利用較小厚度的鎢達到較大程度的減少光子劑量率的目的。鎢合金以其高密度、極強的防γ射線及中子的能力,高強度,無毒環保等優勢成為射線屏蔽材料研​​究和發展的方向。


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底部是平的鎢合金飛鷹釣

底部是平的鎢合金飛鷹釣可以有平面和刻面,也可以製造多面的反射面使在水下也可以閃閃發光,吸引魚的注意力。

底部是平的鎢合金飛鷹釣比較閃亮,並且有獨特的外觀。底部是平的鎢合金飛鷹釣比非平面鎢合金飛鷹釣能增加魚上鉤機率的1.7倍。鎢材料的特性是這類鎢合金飛鷹釣可以更快下沉到更深的水底,那裡生存著大量豐富的魚。

底部是平的鎢合金飛鷹釣有黑色、金色等顏色,基本規格可從7/64oz到5/32oz。


底部是平的鎢合金飛鷹釣


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苯甲羥肟酸對白鎢礦捕收效果

白鎢礦一般為正方晶系,呈板狀或晶體,亦有緻密狀,性脆,為不均勻嵌布狀,硬度為5-5.5,比重6.8,無磁性,具有較好的可浮性。白鎢礦常用捕收劑有胺類、磺酸或硫酸類、脂肪酸類、羥肟酸、磷酸等。以下主要介紹捕收劑苯甲羥肟酸對白鎢礦捕收效果。

研究苯甲羥肟酸與白鎢礦作用機理,首先以硝酸鉛作活化劑,用量為50mg/L;甲苯羥肟酸用量為180mg/L,NaOH或HCl調節礦漿PH值,浮選白鎢礦的pH值為6.0-10.0。以下是苯甲羥肟酸為捕收劑,苯甲羥肟酸用量對白鎢礦回收率的影響:

苯甲羥肟酸用量(mg/L) 40 80 120 160 200
回收率(%) 85 87 93 97 100

從以上表格資料可以看出,在用量為40mg/L時,白鎢礦回收率就可達到85%以上,隨著苯甲羥肟酸用量的增加,回收率可達到100%,可見,苯甲羥肟酸對白鎢礦有較強的捕收效果。


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帶縫隙鎢合金飛鷹釣

鱒魚和大部分魚類主要以深水中的幼蟲和浮游生物為食,而不是水面。如果你想在水深、水流強的溪流或河裡附近有效率地釣魚,如何讓你的鎢合金飛鷹釣快速沉入水底?使用帶縫隙鎢合金飛鷹釣是最好的選擇。

帶縫隙鎢合金飛鷹釣由鎢製成,比鉛重,並且是黃銅的兩倍重。它具有抗腐蝕的性能,使之能適應海上環境---鹹海水。此外,對我們來說更重要的是它是無毒的。因此,使用帶縫隙鎢合金飛鷹釣具有環保的作用。

帶縫隙鎢合金飛鷹釣的高密度特性是魚鉤可以深入深海或深湖的最重要原因,並且在水流強的溪流裡也可以發揮巨大的作用。帶縫隙鎢合金飛鷹釣是在深海釣魚的首選工具。


帶縫隙鎢合金飛鷹釣


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鎢合金屏蔽件在醫學領域的作用

1895年倫琴發現X射線,不久人們便發現了它對人體的損傷作用,如長期接受過X射線照射的人,經常出現皮膚燒傷、毛髮脫落、眼痛、白血球減少等症狀;屏蔽X射線的傳統材料為含鉛材料,在歷史上已沿用了一百多年,為保護人類健康作出了傑出貢獻。為了克服鉛防護用品的諸多缺點,必須尋找一種新的防護材料,它應當其有更強的吸收x射線能力,還應當具備無毒、使用壽命長等優點,以開闢醫用診斷X射線防護領域的新局面。

鎢鎳合金作為新型屏蔽材料有許多優勢,它不產生二次韌致輻射,硬度大而且同樣的屏蔽效果厚度僅為鉛的2/3,且鎢抗輻射損傷且耐腐蝕。鎢合金屏蔽件以其高密度、極強的防輻射能力,高強度,無毒環保等優勢成為射線屏蔽材料研​​究和發展的方向。


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選擇屏蔽件的影響因素

隨著放射性同位素和射線裝置的廣泛應用,放射防護工作越來越受到人們的重視。屏蔽作為外防護的四要素之一,在操作中因客觀因素的製約(源活度不能再小、操作時間不能再少、操作距離不能再遠)的情況下,防護水平的提高,在很大程度上有賴於新屏蔽材料的研製和開發利用。選擇輻射防護材料時,常受到如下因素的影響:成本、材料的輕重程度、允許屏蔽體佔多大空間、是否具有適當的結構強度等等。

鎢合金屏蔽件是一種較為綠色安全的屏蔽件。鎢合金是鎢的一種常用形式,它是一種鎢基高比重合金,是一種具有高硬度、高熔點的合金,含鎢量不低於90%,同時混合了鎳和碳等元素,以增強其硬度,可以很好的維持一定的形狀。同時,由於鎢合金的高密度,鎢合金屏蔽件在與其他屏蔽件具有相同屏蔽效果的條件下,擁有更小的體積。


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鎢合金屏蔽件對X射線的屏蔽作用

X射線是一種光子輻射,本質上是電磁波,有很強的穿透力。其波長范圍為0.01~100 (1 =1×10-8cm)。主要由原子內層軌道電子躍遷或高能電子減速時與物質的能量交換作用產生,實驗室裡常利用具有高真空度的X射線管來產生。這種X射線管管壁用玻璃或透明陶瓷製成,管內高真空可減少電子運動的阻力。陰極由鎢燈絲製成,燈絲被3~4A的電流加熱後發出大量的熱電子,電子經聚焦和5000~8000V的電壓加速後撞擊陽極金屬靶(Cu、Mo、Ni等熔點高而導熱性好的金屬)時,電子猝然減速或停止運動,使大部分能量以熱輻射形式耗散掉,少部分則以X射線的形式向外輻射產生X射線譜。

X 射線束通過某種物質時的衰減效果主要取決於該物質的厚度、原子密度和原子序數。鎢的原子序數為74,作為大密度的天然金屬單質之一,鎢合金屏蔽件具有良好的屏蔽作用。


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鎢合金屏蔽件對中子的屏蔽作用

產生自由中子的中子源設備很多,常見的有核反應堆中子源,加速器及同位素中子源。如熱式反應堆中由熱中子引起的235U的每一次裂變大約發射出2.5個中子;某些情況下,放射性核發生衰變時也會緊跟著發射一個中子,這種中子我們通常稱之為活化中子;α粒子與鋰、鈹、氧、硼、氟等元素的原子核發生相互作用也能產生中子。

鎢合金屏蔽設計的主要任務就是屏蔽γ射線及中子。目前常用的中子與γ射線屏蔽材料多為鉛合金,但是鉛合金存在二次韌致輻射、具有毒性等諸多缺點,其應用受到一定程度的限制。而鎢為一種高原子序數的元素,具有很好防γ射線能力,且無毒無害。同時,10cm厚度的鎢材料可以屏蔽93%的中子,故屏蔽中子首推鎢合金。


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鎢合金γ射線屏蔽件的優勢

通常可以把裂變過程中釋放的γ射線劃分為四個時間間隔,各個時間間隔內的射線類型及能量為:1.瞬發γ射線:時間為t≤0.05μs ,能量為7.25MeV; 2.短壽命γ射線:時間為0.05μs<t≤1.0μs,能量為0.43MeV; 3.中等壽命γ射線:時間為1.0μs<t≤1.0s,能量為0.55MeV; 4.瞬發γ射線:時間為t>1.0s,能量為6.65Me​​V。

鎢基合金為高密度合金,其鎢含量通常在90%(質量分數)以上,其密度通常也在17g/cm3以上,鎢合金屏蔽件作為新型屏蔽材料有許多優勢,它不產生二次韌致輻射,硬度大而且同樣的屏蔽效果厚度僅為鉛的2/3,且鎢合金屏蔽件抗輻射損傷且耐腐蝕。鎢合金以其高密度、極強的防γ射線能力,高強度,無毒環保等優勢成為射線屏蔽材料研​​究和發展的方向。


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