一种双链仿生辐射屏蔽结构及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031004A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310066538.1B33Y10/00(2015.01)(22)申请日2023.01.15(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人曹毅杨浩万坤赵艺帆李涤尘(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师贺小停(51)Int.Cl.G21F3/00(2006.01)G21F1/12(2006.01)G21F1/10(2006.01)B29C64/118(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种双链仿生辐射屏蔽结构及其制造方法(57)摘要本发明公开了一种双链仿生辐射屏蔽结构及其制造方法，包括若干呈阵列排布的屏蔽单元，所述屏蔽单元包括用于吸收伽马射线的第一单链、用于吸收中子的第二单链以及用于起支撑作用且慢化中子的包壳，所述第一单链和第二单链按照双链DNA螺旋结构螺旋缠绕形成圆柱形的芯体，所述包壳包裹在芯体的外侧，使屏蔽单元的外侧形状为规则棱柱状。本发明设计了一种能够在各个方向上实现慢化与及时吸收中子、伽马射线的轻质高效聚合物基体辐射屏蔽结构，并针对该屏蔽结构提出了一种与之相适应的增材制造方法，保障了其在原理可行并可被制造。CN116031004ACN116031004A权利要求书1/1页1.一种双链仿生辐射屏蔽结构，其特征在于，包括若干呈阵列排布的屏蔽单元，所述屏蔽单元包括用于吸收伽马射线的第一单链(1)、用于吸收中子的第二单链(2)以及用于起支撑作用且慢化中子的包壳(3)，所述第一单链(1)和第二单链(2)按照双链DNA螺旋结构螺旋缠绕形成圆柱形的芯体，所述包壳(3)包裹在芯体的外侧，使屏蔽单元的外侧形状为规则棱柱状。2.根据权利要求1所述的一种双链仿生辐射屏蔽结构，其特征在于，所述第一单链(1)和第二单链(2)的横截面均为半圆形。3.根据权利要求1所述的一种双链仿生辐射屏蔽结构，其特征在于，所述包壳(3)为能够使相邻屏蔽单元以面接触排布的结构。4.根据权利要求3所述的一种双链仿生辐射屏蔽结构，其特征在于，所述包壳(3)为四棱柱或六棱柱，所述四棱柱或六棱柱的中心位置为与芯体匹配的空心圆柱。5.根据权利要求1所述的一种双链仿生辐射屏蔽结构，其特征在于，所述第一单链(1)采用聚乙烯作为基体材料，以铅、钨或铋作为辐射屏蔽增强相材料。6.根据权利要求1所述的一种双链仿生辐射屏蔽结构，其特征在于，所述第二单链(2)采用聚乙烯作为基体材料，以碳化硼、氮化硼或氧化钆作为辐射屏蔽增强相材料。7.根据权利要求1所述的一种双链仿生辐射屏蔽结构，其特征在于，所述包壳(3)采用聚醚醚酮作为基体材料，以钨或铋作为辐射屏蔽增强相材料。8.一种权利要求1所述的双链仿生辐射屏蔽结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过三维软件绘制双链仿生辐射屏蔽结构构型，并采用3D打印切片软件处理模型数据；步骤二：根据芯体和包壳所具备的不同功能制备多种3D打印用复合材料丝材；步骤三：根据步骤一所得处理数据和步骤二制备的复合材料丝材，通过多喷头3D打印设备同时打印芯体与包壳，实现双链仿生辐射屏蔽结构的分层实体制造。9.根据权利要求8所述的一种双链仿生辐射屏蔽结构的制造方法，其特征在于，所述多喷头3D打印设备包括若干3D打印喷头，所述3D打印喷头包括3D打印喷头送丝轮(7)、3D打印喷头喉管(6)、3D打印喷头加热块(5)和3D打印喷嘴(4)；所述3D打印用复合材料丝材通过3D打印喷头送丝轮(7)输送至3D打印喷头喉管(6)中，3D打印喷头喉管(6)上设置有用于将3D打印用复合材料丝材加热熔化的3D打印喷头加热块(5)，3D打印喷头喉管(6)的出口端连接3D打印喷嘴(4)。10.根据权利要求8所述的一种双链仿生辐射屏蔽结构的制造方法，其特征在于，所述3D打印用复合材料丝材包括第一复合材料丝材(8)、第二复合材料丝材(9)以及第三复合材料丝材(10)；所述第一复合材料丝材(8)采用聚乙烯作为基体材料，以铅、钨或铋作为辐射屏蔽增强相材料；所述第二复合材料丝材(9)采用聚乙烯作为基体材料，以碳化硼、氮化硼或氧化钆作为辐射屏蔽增强相材料；所述第三复合材料丝材(10)采用聚醚醚酮作为基体材料，以钨或铋作为辐射屏蔽增强相材料。2CN116031004A说明书1/5页一种双链仿生辐射屏蔽结构及其制造方法技术领域[0001]本发明涉及核辐射屏蔽设计领域，具体涉及一种双链仿生辐射屏蔽结构及其制造方法。背景技术[0002]核能是安全、清洁、低碳、高能量密度的战略能源，为了应对环境和能源危机各个国家愈加重视对于核能的开发利用，不断有先进的新型反应堆被研制出