Die Dicke von Bor-Polyethylen-Platten beträgt 2–30 cm. Ihr Anwendungsgebiet ist der Strahlenschutz in der Nukleartechnik. Bor-Polyethylen-Platten dienen der Abschirmung schneller Neutronen in Neutronenfeldern sowie von Neutronen- und Yttrium-Mischstrahlungsfeldern, um Strahlenschäden durch Neutronenstrahlung für Arbeiter und die Öffentlichkeit zu verhindern.
Um die Abschirmwirkung von Bor-Polyethylen gegenüber schnellen Neutronen zu verbessern und das Problem der schwierigen kommerziellen Herstellung von Bor-Polyethylen-Platten in China zu lösen, wurde eine borhaltige Polyethylenplatte mit einem Boranteil von 8 % entwickelt. Das Prinzip der Abschirmung schneller Neutronen beruht darauf, dass die Ruhemasse von Neutronen 1,0086649 U beträgt, während die von Wasserstoffatomen (Protonen) 1,007825 U beträgt [1]. Die Atommasse von Neutronen liegt somit nahe an der von Wasserstoffatomen. Wenn ein schnelles Neutron mit einem Wasserstoffkern im Abschirmmaterial kollidiert, gibt es daher am einfachsten Energie an den Wasserstoffkern ab und wird so zu langsamen und thermischen Neutronen abgebremst. Je höher der Wasserstoffanteil im Abschirmmaterial ist, desto stärker ist die Abschirmwirkung. Unter den gängigen Neutronenabschirmungsmaterialien weist Polyethylen mit bis zu 7,92 × 10²² Atomen/cm³ Gas den höchsten Wasserstoffgehalt auf. Daher eignet sich Polyethylen hervorragend als Moderator zur Abschirmung schneller Neutronen. Um die schnellen Neutronen vollständig abzuschirmen, werden nach deren Abbremsung zu thermischen Neutronen Abschirmungsmaterialien mit großem Absorptionsquerschnitt für thermische Neutronen benötigt, die keine hochenergetische Y-Strahlung emittieren. Aufgrund des hohen Absorptionsquerschnitts für thermische Neutronen von (3840 lL) × 10⁻²⁴ cm²[3] und der Häufigkeit von β-B in natürlichem Bor von 18,98 %[3], das leicht zu gewinnen ist, sind borhaltige Materialien gute Absorptionsmittel zur Abschirmung thermischer Neutronen.
Neutronenstrahlungsschutz in Kernkraftwerken, Mittel- (Hoch-)Energiebeschleunigern, Atomreaktoren, Atom-U-Booten, medizinischen Beschleunigern, Neutronentherapiegeräten und anderen Orten.
Veröffentlichungsdatum: 31. Mai 2022
