BRAC V2型号 - 辐射吸收式容器（放射性矿物样品）

BRAC V2 - Radiation Absorbing Container for Radioactive mineral samples

2023-06-11 10:46:24

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摘要

这是我设计的贝塔辐射吸收容器的升级版和最终版，用于储存放射性样品，如铀矿物和镭手表等。更新后的设计使用铋作为屏蔽金属，模具由高温树脂或高温尼龙 CF 制成。以下是打印模型和铋铸造成型的详细说明

打印 BRAC 组件：

BRAC 容器、底盖和盖子都应使用高密度材料印刷。尼龙玻璃填充材料和聚乳酸是大多数常见印刷材料中密度最高的。根据材料测试，玻璃填充树脂和玻璃填充 SLS 尼龙的辐射屏蔽性能比 ABS 高 15%。( https://docs.google.com/presentation/d/1QO5gSxPPYLcWFuOFe1E7Mr5HbsOLN_O2IsLbgrOymVc/edit?usp=sharing )
所有模型都应采用 100% 填充或 99 壁环打印，以确保打印密度尽可能高。
该模型目前适合直径为 50 毫米的材料样品。打印出 "样品芯 "模型，检查是否适合您的样品。根据需要缩放其余组件，以适应更大的样品。
这些模具是用 Formlabs 高温树脂打印的，其 HDT 为 238°C。中心芯模的保温时间最长，使用后可能会变形，因此 "铋垂直模具 C "应视为可更换部件。
以全填充方式打印核心部件，虽然会造成浪费，但所有模具的重量都小于 200 克，可确保在铸造过程中不易变形。

成型铋组件

这个成型过程需要消耗大约 900 克的铋原料，这些原料可以在亚马逊上批量购买。我建议购买足够 2 或 3 次铸模使用的原料，以确保在发生溢出或氧化时有多余的原料。
铋在标准钢锅或铁锅中用中火在炉子上熔化。不要使用不粘锅，因为涂层会在熔化过程中燃烧并散发有毒气体。
在浇注铋之前，用喷灯加热模具，以降低两种材料之间的温度梯度。这样加热可以去除模具中的水蒸气，确保铋不会因压力而起泡或爆裂。
确保将金属倒在饼干板或其他不融化的材料上，以防溢出。
等到铸件冷却后再进行处理。铋应具有氧化表层和未加工的光亮侧面。
铋的脆性是出了名的，因此模具几乎不受力就会破裂或断裂。就辐射屏蔽而言。不需要机械强度。

组装非常简单，只需用双面胶将 "小模具 "固定在上盖内侧即可。用螺丝和钥匙将 "大模具 "固定在容器底部。中央模芯滑入到位并固定住。虽然辐射可能会从底部、中央和顶部铸件之间的缝隙中渗出，但每个部分之间的缝隙只有 0.6 毫米，因此风险很小。铋是元素周期表中的重元素，由于其原子核中含有大量电子，因此具有优异的β辐射屏蔽性能。铋可以偏转并减缓β衰变过程中发射的电子或我使用的铀矿石。电子与铋核相互作用时产生的偏转会产生轫致辐射，并将动能转化为高频 X 射线。然后，这些 X 射线会被铋减速，并屏蔽外部环境中的有害辐射。虽然这对镭手表指针等伽马射线发射器有效，但少量的铋并不能起多大作用。根据我的测试，BRAC V2 能够减少 95% 的 beta 辐射和 ~50% 的伽马辐射。它的屏蔽效果与铅相似，但不会产生有害的灰尘或碎片。铋还可以重新铸造，用于未来版本的 BRAC 或其他项目。

我的收件箱随时开放，我非常乐意回答任何问题。就目前的情况来看，这个模型比购买一个同等大小的铅猪要便宜，而我目前使用的材料样品是铅猪。