Композитний захисний матеріал

Полезная модель относится к охране труда, в частности к средствам защиты человека от ионизирующих и радиоактивных излучений, и может быть использовано для защиты персонала, обслуживающего объекты с повышенным уровнем ионизирующего и радиоактивного излучения. Известен композитный защитный материал (прототип) на основе свинцовой резины с внешним слоем из эластичного материала определенной толщины, поверхность которого выполнена рифленой, шероховатой и ворсистой. Известный материал обладает недостаточными защитными и функциональными свойствами, поскольку имеет низкий коэффициент поглощения ионизирующих излучений, определяемый малой объемной концентрацией поглотителя в свинцовой резине. В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать композитный защитный материал путем замены свинцовой резины слоем эластичного бинарного поглотителя, обеспечивающего увеличение коэффициента поглощения ионизирующих излучений, что приведет к повышению защитных и функциональных свойств материала. Это достигается тем, что композиционный защитный материал, включающий эластичный слой и слой поглотителя, содержит в качестве поглотителя, по меньшей мере, один бинарный слой, состоящий из пористой фольги из материала с большим коэффициентом поглощения и пористой фольги из материала, обладающего большим Комптон-эффектом, и слои полиэтилена между ними и снаружи, соединенных холодной прокаткой. Предлагаемый защитный материал обладает повышенными защитными свойствами благодаря наличию чередующихся слоев пористой фольги из различных материалов, один из которых уменьшает энергию излучения при Комптон-эффекте посредством деления исходного кванта излучения, а второй - эффективно поглощает кванты меньшей энергии. Структура композитного защитного материала представлена на фиг.1, физические принципы формирования защитных свойств - на фиг.2. Композитный защитный материал состоит из бинарного слоя поглотителя, вклчающего слой пористой фольги 1 из материала с большим коэффициентом поглощения ионизирующих излучений, например свинца, слоя пористой фольги 2 из материала с большим Комптон-эффектом, слоя полиэтилена 3 между ними и наружного слоя полиэтилена А, которые соединены между собой холодной прокаткой. Физические принципы работы защитного материала состоят в следующем. При падении потока ионизирующего излучения 5 (фиг.2), преимущественно нормально к поверхности защитного материала происходит его частичное рассеяние 6 на структурных неоднородностях внешнего слоя пористой фольги 7, Пористая фольга в зависимости от способа изготовления может иметь неоднородности от единиц миллиметров до долей микрона, расположенных хаотически или заданным образом. Наличие неоднородностей обеспечивает пористой фольге в силу отсутствия упругих напряжений механическую гибкость (деформационную податливость), что повышаем функциональные свойства защитного материала. При поглощении кванта ионизирующего излучения в слое пористой фольги 7, например из бериллия, происходит ослабление интенсивности падающего излучения 5, поскольку часть энергии кванта hw, согласно эффекта Комптона, расходуется на возбуждение электрона 8 по закону сохранения энергии где - энергия электрона до столкновения; hw1 - энергия первичного кванта после взаимодействия с электроном; - энергия электрона после столкновения. Кроме того, происходит изменение направления распространения вторичного кванта hw1 на угол 0, что следует из закона сохранения импульса При взаимодействии частично ослабленного излучения со слоем 9 пористой фольги из материала с большим коэффициентом поглощения, например свинца, происходит частичное рассеяние 10 и значительное ослабление излучения согласно закона Бугерa Где I 0 ~ интенсивность падающего на поглотитель излучения; I - интенсивность прошедшего излучения; μ - коэффициент поглощения; I - толщина поглотителя, большая геометрической толщины фольги Ι ф на величину где q - угол рассеяния смещенной компоненты излучения. Одновременно происходит эффективное поглощение радиоактивных бета-и альфа-излучений. Прогрессивное увеличение защитных свойств материала может осуществляться путем увеличения количества слоев бинарного поглотителя, а также вследствие взаимного перекрытия хаотически расположенных структурных неоднородностей.