含硼聚乙烯板在核能工业中作为中子防护墙和辐射屏蔽防护板,凭借其独特的"慢化-吸收"双重机制,成为核电站、核反应堆等关键设施的核心防护材料。聚乙烯基体中的氢原子通过弹性碰撞有效慢化快中子,将其能量降低至热中子水平;随后,硼-10同位素(热中子吸收截面达3837靶恩)高效捕获并吸收热中子,转化为稳定同位素,从源头消除辐射危害。实验数据显示,15cm厚度、10%含硼量的板材即可将中子通量降低至安全水平。
该材料在核电站反应堆屏蔽层中发挥关键作用,主要应用于反应堆活性区屏蔽墙、控制棒引导管、乏燃料储存容器内衬等关键部位。其密度仅为1.028g/cm³,远低于混凝土和铅板,可减轻屏蔽墙60%的重量,显著降低建筑结构负荷。同时具备优异的机械性能,抗压强度达24 MPa,冲击强度(缺口)为19 kJ/m²,能够承受反应堆运行过程中的各种应力。材料耐受-70℃至126℃温差,耐化学腐蚀,辐照稳定性强,使用寿命超过20年。
在具体应用场景中,含硼聚乙烯板被广泛用于核电站反应堆屏蔽墙、人员出入口防护门、乏燃料格架等关键部位。例如,核潜艇反应堆屏蔽层采用该材料后,辐射剂量率从5 mSv/h降至0.02 mSv/h,同时重量显著降低。此外,该材料还具有良好的加工性能,支持切割、钻孔、拼接等工艺,可根据工程需求定制尺寸(厚度10-260mm)和硼含量(2%-50%),适配复杂的反应堆布