核反应堆运行时，堆芯将产生α、β、γ、 X射线及中子(n)、质子(p)、重氢核(d)、裂变产物(FP)辐射，其中尤以γ射线和中子的穿透力较强，可对周边物体和人员产生辐照损伤。

    对γ射线来说，含有高原子序数的物质，其屏蔽效果就大，所以，常常用铁和铅等做屏蔽材料。与此相反，对于中子来说，因为散射截面随元素种类和中子能量而变化复杂，所以不能像γ射线那样一概而论，原子序数小的元素，通过弹性散射能使中子能量大幅度减小，结果，因为能够很容易发生辐射俘获反应之类的吸收反应，所以这样的元素，尤其是像含有氢的物质，屏蔽中子的效果就大 [1]  。

  
屏蔽材料

把屏蔽材料分为非金属材料和金属材料进行讨论介绍，另外，混凝土既对γ 射线和中子是很有效的屏蔽材料，而且作为结构材料也有很多优点，故将单做介绍 [1]  。

非金属屏蔽材料

（1）水

水是一种容易获得而又廉价的材料，而且因为它含有多量的氢，所以是一种极有效的中子屏蔽材料。水中含有的氧因俘获中子，而放出的次级γ射线又少，主要是氢放出能量为2.2兆电子伏的俘获γ射线。因而，可以说水是一种产生次级γ射线比较少的中子屏蔽材料。但是，因为水的电子密度低，所以对于γ射线，却不能说一种良好的屏蔽材料。
　　水的优点是不产生微小间隙，化学性能稳定又是有效的冷却剂，但也有一些缺陷，比如，必须进行*的防水施工，另外，如果长时间放置，就要产生混沌现象。 [1]

（2）石墨

石墨具有作中子慢化剂和反射剂的优良性质，而且还因为高纯石墨在很高的温度下，物理性能，化学性能，机械性能都稳定，所以广泛用作反应堆材料及屏蔽材料。在液体金属冷却的快中子反应堆中，用石墨作快中子屏蔽体的一次屏蔽体。为了改善石墨的种子屏蔽性能，有时混合一些硼化合物之类的热中子吸收剂。在用石墨作中子屏蔽体的场合，密度在1.69/m3以上。

（3）硼以及含硼物质

硼

硼被用来做热中子吸收体，这是通过硼的同位素10B(丰度比为18．45～18．98%)的(n，α)反应来实现的，因为它的热中子吸收截面，约为3840靶恩。在该反应中所产生的α射线，在屏蔽体中容易被吸收，但当入射的中子通量大的时候，这种α射线氦气生成并发热。硼可直接使用或混入石墨和聚乙烯中使用，或者以氧化硼和碳化硼的形式与其他材料组合起来使用 [1]  。

含硼矿石

在日本，几乎不出产适于作屏蔽材料的含硼矿石。含有少量硼的物质有赛黄晶石和斧石。另外，培加特是与铁磁矿及其他矿石共生的纤维状集块，原矿的硼含量为36%(B2O3)，精矿中为11-13%。

包铝碳化硼铝板

把碳化硼(B4C)与铝粉末混合在一起，然后再烧结，再把这种烧结物用铝板夹起来，作夹层板，这种碳化硼夹

硼
硼
层板就是包拉尔(Boral)，市场上出售的有板厚1/4英寸和1/8英寸两种。包拉尔具有非常硬、加工性差的缺点。另外，有人指出，如按硼在包拉尔中是均匀分布的，来求包拉尔的热中子屏蔽效率，是危险的 [1]  。
含硼混凝土

为了提高混凝土的热中子屏蔽性能，往往在混凝土中加入硼。这种硼还起着减少混凝土中产生二次γ射线的作用。含硼材料一般都具有溶水性，因为它有使混凝土硬化滞后的特性，所以加硼量大于1%，要特别注意。

（4）砂石，土，粘土

因为砂石，土，粘土容易获得而又价廉，所以往往用来作屏蔽体。当利用这些材料时，要注意不要使砂，土因雨水而产生下沉和坍塌。经普通捣固施工的土砂密度大致是1.4克/厘米3左右，其成分大致与普通混凝土的成分相同。因而，当利用士砂作屏蔽体时，只要其厚度是普通混凝土的1.7倍，就可期望具有与混凝土相同的屏蔽性能。

（5）有机屏蔽材料

有机材料当作一般使用的材料也有种种优点，因为大部分有机材料都含有多量的氢原子，所以也经常单独用它作中予慢化剂和屏蔽材料。但是，对有机材料单体本身来说，因为有效原子序数小，所以不适合作γ射线的屏蔽材料，另外，因为对中子的吸收效率未必大，故为了更进一步提高屏蔽效率，对于γ射线，把铅等原子系数大的物质，以及对慢中子和热中子吸收截面大的硼和锂，与有机材料一起合并使用，或者把这些金属粉末与有机材料混合起来使用，或者作成互相重迭的多层板来使用 [1]  。

石蜡

它是一种被人们广泛使用而又深为熟悉的材料。因为不仅加工容易而且价格又便宜，常常在实验室中作中子屏蔽材料。因为它的比重是0.87~0.91，熔点又低(40~60℃)，所以加工容易，只要熔注于模型中就可使用。

聚乙烯及其他塑料

聚乙烯是比重为0.92的纯碳化氢，每立方厘米体积中，水含有6.7x1022个氢原子，聚乙烯含约8x1022，因而很明显，可以说这种材料是与水可婉美的中子屏蔽材料。另外，适合作屏蔽材料的原因是因为它不产生活化，但却有容易受到辐射损伤的缺点(是对一般有机材料而言)。通常100℃就软化，一些高密度(~o．96克/厘米3)者，

聚乙烯
聚乙烯
软化点就高(~200℃)。因为硬度适当，机械加工也容易，也使用块状和板状材料，为了使其自由变形，也有把它作成粒状的。另外，与石蜡一样，把聚乙烯作为基体，加入硼和锂的化合物，以增加中子吸收能力，或与铅粉混合以改善对γ射线吸收性能。加硼的聚乙烯，作成硼含量小于35%(重量)的材料。加锂的聚乙烯，因为俘获γ射线少，尤其适于作探测器的屏蔽体，作成含锂为10%(重量)以下的材料。另外，加铅的聚乙烯，则作成含铅量约为80%(重量)左右的材料 [1]  。
　　塑料中除聚乙烯之外，聚苯乙烯和异丁烯酸甲酯以及苯酚甲醛树脂等也含的氢，所以有时也用来作中子屏蔽材料，这些材料不论哪一种，都冈脆性和辐射损伤问题，不能像聚乙烯那样用来做屏蔽材料。
木材及其制品

因为木材也含有氢，所以也能作中子屏蔽材料用。木材基本上由纤维素和很少的木质素组成，因种类而异，比重为0.5~0.8，约含6%(重量)的氢。加工容易，作结构材料也有适当的强度，并且价格便宜，但是，其中所含水分的量，易受环境的影响而变化，因而容易产生变形，所以很少使用原木，通常都是把木材切成小片或木屑，然后压缩成板状物来使用。这样，作为结构材料其强度不比木材差，由于强度及形状的变化和吸湿性的变化军小，所以比普通木材* [1]  。

金属屏蔽材料

（1）铁

因为铁的比重大，机械强度高，所以广泛用作反应堆结构材料、热屏蔽材料和压力壳材料。另外，除了对热中子的屏蔽效应之外，它本身很难说是一种好的中子屏蔽材料。通过非弹性散射，铁能使高能中子减速，但到某一能量范围内，使中能中子能量减低的作用很小。因而，很少单独用铁作屏蔽体，与其他屏蔽材料，例如同水配合在一起，作成铁-水多层结构来应用，或者混在混凝土中应用。由于俘获热中子，铁能放出10MeV

不锈钢
不锈钢
以下的二次γ射线。另外，铁的同位素58Fe吸收热中子后生成放射性同位素59Fe，它的半衰期是59天，能放出1.5MeV能量的γ射 [1]  。
（2）不锈钢

不锈钢对γ射线及中子的屏蔽性能要比铁*。尤其因为非弹性散射截面大，所以屏蔽快中子更有效。但是，不锈钢中的铬，镍，锰等元素，受中子辐照后要活化，反应堆停堆后限制人员接近，这个问题比铁严重。

（3）加硼钢

为了增加对热中子的屏蔽效果，把硼加到铁中，就成为加硼钢。因为从前，为了改善钢的淬透性，把加入微量硼的钢叫做硼钢，为了与此区别起见，所以把屏蔽用的这种材料叫做加硼钢。如果钢中加进去硼，一般钢的

加硼钢
加硼钢
硬度增加，塑性和加工性变坏。从加工性考虑，钢中硼含量以2%(重量)为限。
（4）铅

铅的密度为11.3克/厘米3，在空间有限的场所，一般用它作γ射线屏蔽材料。但是，因为铅非常之软，不能用它本身作结构体，这是它的缺点。另外，铅的熔点低(327．4。C)，也容易被碱侵蚀，所以在使用上受到限制。

（5）其他金属材料

钠，铝，铬，锰，镍，铜，锌等元素作为单体而使用是极为罕见的，在钢和混凝土中，这些元素都是以杂质或者混合物而存在的。
　　当这些元素在材料中达到相当含量时，当然大大影响材料的屏蔽性能，即使在含量很少，有时也不能忽视它引起材料的活化和产生二次γ射线。因而，当选择和使用屏蔽材料时，必须搞清楚那一种元素究竟含多少。
　　钨和铋的原子序数较大，对γ射线的屏蔽效果。尤其是钨，熔点为3400℃，与铅和铋的熔点(相应为327.4℃，271．0℃)相比，因为大约高一个数量级，所以可用在高温场合。铀的原子序数也大(92)，对γ射线的屏蔽能力，与其他材料相比，是大的，所以有时用低品位的核原料物质二铀一作γ射线屏蔽材料使用 [1]  。

混凝土

因混凝土具有如下特点，所以常用作屏蔽材料。

（a）含有适当量的为屏蔽中予以及γ射线所必要的物质；

（b）假如需要的话，还可以把某种元素、物质混入其中；

（c）成形、加工容易，还能作成形状复杂的屏蔽体，

（d）具有结构体所必需的强度和耐用性；

（e）与其他屏蔽材料相比，价格便宜。

当用混凝土作屏蔽材料时，除了一般使用的结构用混凝土应具备的性能之外，还要求具备如下性能：

（a）混凝土的材质均匀，无论在何种场所，密度和化学成分都符合规定；

（b）体积变化小，不因出现裂纹而产生屏蔽上的缺陷；

（c）当壁厚较厚时，同化时的发热量也小；

（d）吸收射线后所造成的温度上升，不会产生热膨胀和水分显著地减少；

（e）在热学性能方面，热导率大，热膨胀系数小；

（f）辐射损伤小，不产生有害的放射性物质等 [1]  。

　　普通的混凝土，如果局部吸收1毫瓦/厘米3的辐射，混凝土内温度大约上升3℃。而温度如果上升到80℃以上，混凝土中的水分则急剧丧失，中子屏蔽效果下降。因而，作为屏蔽材料混凝土的设计条件，必须考虑如下三点：

（a）总入射能量要在4x1010MeV/cm3.s以下；

（b）要控制周围温度在80℃以下；

（c）不能使温度梯度大于0.8℃/cm [1]  。