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一种核电站堆内构件柔性屏蔽体及其制备方法

阅读：243发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种核电站堆内构件柔性屏蔽体及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及柔性屏蔽技术领域，并公开了一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，包括以下步骤：制备合金棒：对原料进行纯化精炼，去除基体材料中影响辐射防护效果和机械性能的有害元素，并采用微合金化技术完成微合金棒的制备；纤维化：将上述所得微合金棒进行针孔抽死，制得柔性合金纤维丝；织造：使用上述所得柔性合金纤维丝进行织造，制备柔性屏蔽体内芯。本发明中，柔性屏蔽体不但具有无缝连接、柔软适形、均匀性优越、防龟(撕)裂散碎、防下坠变形、任意形状使用后恢复率100％、高强、阻燃、防污、防老化等特性，同时具有屏蔽严实的特点，相比与传统的屏蔽效果更好，且相对于进口产品，性价比更高。，下面是一种核电站堆内构件柔性屏蔽体及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、制备合金棒：对原料进行纯化精炼，去除基体材料中影响辐射防护效果和机械性能的有害元素，并采用微合金化技术完成微合金棒的制备；
2)、纤维化：将上述所得微合金棒进行针孔抽死，制得柔性合金纤维丝；
3)、织造：使用上述所得柔性合金纤维丝进行织造，制备柔性屏蔽体内芯；
4)、成型：将上述所得柔性屏蔽体内芯的外侧包覆防护基布，完成封装即得。
2.根据权利要求1所述的一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，其特征在于，所述步骤一中纯化精炼后的合金纯度达到99.95％以上，且微合金棒中辐射防护元素晶粒细化至1μm以下。
3.根据权利要求1所述的一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，其特征在于，所述步骤三中柔性合金纤维丝的直径范围为0.01mm-1mm，且抗拉强度为60-140Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，其特征在于，所述步骤四中柔性屏蔽体内芯的两侧粘接有用于防护核辐射的高分子材料，且制得的柔性屏蔽体内安装有若干个用于安装固定柔性屏蔽体的固定件，所述防护基布的抗拉强度≥
700N/cm2，阻燃性能氧指数≥27％。
5.根据权利要求4所述的一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，其特征在于，所述固定件为磁铁，且固定件为圆球形结构。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，其特征在于：
制得的柔性屏蔽体铅当量可调范围1-10mmpb；
制得的柔性屏蔽体铅当量不均匀性≤平均值10％；
对应铅当量为5mmpb，所制得的柔性屏蔽体在放射源核素137Cs下的活度为3.7×
107Bq，剂量仪表显为45/P；
其刻度因子在0.1-1msv/h环境下检测，环境剂量率≤80usv/h。
7.一种核电站堆内构件柔性屏蔽体用于权利要求1中核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：
钨1-2份、镁0.1-0.5份、银0.1-0.3份、铜1-1.5份、硫0.05-0.1份、铅10-15份、钽3-5份、铁1-2份和硼10-15份。
8.根据权利要求7所述的一种核电站堆内构件柔性屏蔽体，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：
钨1.1份、镁0.2份、银0.1份、铜1.1份、硫0.06份、铅10份、钽3.5份、铁1.2份和硼11份。
9.根据权利要求7所述的一种核电站堆内构件柔性屏蔽体，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：
钨1.5份、镁0.3份、银0.2份、铜1.3份、硫0.08份、铅13份、钽4份、铁1.6份和硼12份。
10.根据权利要求7所述的一种核电站堆内构件柔性屏蔽体，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：
钨1.9份、镁0.45份、银0.3份、铜1.5份、硫0.09份、铅15份、钽4.5份、铁2份和硼15份。

说明书全文

一种核电站堆内构件柔性屏蔽体及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及柔性屏蔽技术领域，具体为一种核电站堆内构件柔性屏蔽体及其制备方法。

背景技术

[0002] 核能与核技术应用带来了巨大的经济和社会效益，也增加了人们接触各种辐射并受其威胁的机会，核与辐射安全问题备受关注。

[0003] “辐射安全”是核能和核技术发展的前提。高性能辐射防护材料与装备是保证辐射场所工作人员和公众健康的关键，是化解核事故危机的有效工具，是军事和民用辐射安全防护的重要保障。

[0004] 传统的屏蔽辐射的方式为：将硬铅板、铅玻璃等被应用于移动防护体或用于需要提供暂时防护的场所，但辐射泄漏风险大(连接处的间隙往往不可避免)、搭建难度高(要考虑缝隙最小化，临时固定较难)、利用率低(为确保无缝防护，有时需提供多层冗余)、适型性差(不适用于管道阀门等异型件、小型不规则空间、频繁进出的小型不规则通道)；具有柔性核辐射防护材料以铅粉橡胶为主的柔性防护产品具备可移动及可拆卸性强、密闭性好的优点，但防护效率低(线性衰减系数小)、稳定性差(基体材料易老化、铅粉易脱落)；现有技术通过对掺杂钽元素的PVC和PE进行改性，使其电子云结构与重金属类似，利用电子共振效能吸收辐射能，使其屏蔽效果远优于传统材料，并成功开发了一种商品名叫DEMRON的核14辐射防护材料，目前已应用于多个领域，但成本较高，因此，屏蔽辐射限制了核能的进一步发展。

[0005] 为此，我们提出了一种核电站堆内构件柔性屏蔽体及其制备方法来解决上述问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种核电站堆内构件柔性屏蔽体及其制备方法，以解决上述背景技术中提出技术问题。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0008] 根据本发明的一个方面，提供了一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，包括以下步骤：

[0009] 1)、制备合金棒：对原料进行纯化精炼，去除基体材料中影响辐射防护效果和机械性能的有害元素，并采用微合金化技术完成微合金棒的制备；

[0010] 2)、纤维化：将上述所得微合金棒进行针孔抽死，制得柔性合金纤维丝；

[0011] 3)、织造：使用上述所得柔性合金纤维丝进行织造，制备柔性屏蔽体内芯；

[0012] 4)、成型：将上述所得柔性屏蔽体内芯的外侧包覆防护基布，完成封装即得。

[0013] 优选的，所述步骤一中纯化精炼后的合金纯度达到99.95％以上，且微合金棒中辐射防护元素晶粒细化至1μm以下。

[0014] 优选的，所述步骤三中柔性合金纤维丝的直径范围为0.01mm-1mm，且抗拉强度为60-140Mpa。

[0015] 优选的，所述步骤四中柔性屏蔽体内芯的两侧粘接有用于防护核辐射的高分子材料，且制得的柔性屏蔽体内安装有若干个用于安装固定柔性屏蔽体的固定件，所述防护基布的抗拉强度≥700N/cm2，阻燃性能氧指数≥27％。

[0016] 优选的，所述固定件为磁铁，且固定件为圆球形结构。

[0017] 优选的，制得的柔性屏蔽体铅当量可调范围1-10mmpb；

[0018] 制得的柔性屏蔽体铅当量不均匀性≤平均值10％；

[0019] 对应铅当量为5mmpb，所制得的柔性屏蔽体在放射源核素137Cs下的活度为3.7×107Bq，剂量仪表显为45/P；

[0020] 其刻度因子在0.1-1msv/h环境下检测，环境剂量率≤80usv/h。

[0021] 根据本发明的另一个方面，提供了一种核电站堆内构件柔性屏蔽体，包括以下质量份数的各组分：

[0022] 钨1-2份、镁0.1-0.5份、银0.1-0.3份、铜1-1.5份、硫0.05-0.1份、铅10-15份、钽3-5份、铁1-2份和硼10-15份。

[0023] 可选的，该核电站堆内构件柔性屏蔽体，包括以下质量份数的各组分：

[0024] 钨1.1份、镁0.2份、银0.1份、铜1.1份、硫0.06份、铅10份、钽3.5份、铁1.2份和硼11份。

[0025] 可选的，该核电站堆内构件柔性屏蔽体，包括以下质量份数的各组分：

[0026] 钨1.5份、镁0.3份、银0.2份、铜1.3份、硫0.08份、铅13份、钽4份、铁1.6份和硼12份。

[0027] 可选的，该核电站堆内构件柔性屏蔽体，包括以下质量份数的各组分：

[0028] 钨1.9份、镁0.45份、银0.3份、铜1.5份、硫0.09份、铅15份、钽4.5份、铁2份和硼15份。

[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0030] 1、本发明中，柔性屏蔽体不但具有无缝连接、柔软适形、均匀性优越、防龟(撕)裂散碎、防下坠变形、任意形状使用后恢复率100％、高强、阻燃、防污、防老化等特性，同时具有屏蔽严实的特点，相比与传统的屏蔽效果更好，且相对于进口产品，性价比更高。

[0031] 2、本发明中，在核电站大修期间，可以减少维修工作人员受辐射的剂量，确保维修工作的顺利开展，相较于传统型硬铅板屏蔽制品辐射泄漏风险大(连接处的间隙往往不可避免)、构建难度高(要考虑缝隙最小化，临时固定较难)、利用率低(为确保无缝防护，有时需提供多层冗余)、适型性差(不适用于管道阀门等异型件、小型不规则空间、频繁进出的小型不规则通道)的问题，本柔性屏蔽体具有应用效果良好，需求迫切，市场前景广阔的优点。附图说明：

[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0033] 图1为本发明中一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法的流程图；具体实施方式：

[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 请参阅图1；

[0036] 根据本发明的一个方面，提供了一种核电站堆内构件柔性屏蔽体的制备方法，包括以下步骤：

[0037] S101、制备合金棒：对原料进行纯化精炼，去除基体材料中影响辐射防护效果和机械性能的有害元素，并采用微合金化技术完成微合金棒的制备；

[0038] S103、纤维化：将上述所得微合金棒进行针孔抽死，制得柔性合金纤维丝；

[0039] S105、织造：使用上述所得柔性合金纤维丝进行织造，制备柔性屏蔽体内芯；

[0040] S107、成型：将上述所得柔性屏蔽体内芯的外侧包覆防护基布，完成封装即得。

[0041] 具体的，所述步骤一中纯化精炼后的合金纯度达到99.95％以上，且微合金棒中辐射防护元素晶粒细化至1μm以下。

[0042] 具体的，所述步骤三中柔性合金纤维丝的直径范围为0.01mm-1mm，且抗拉强度为60-140Mpa。

[0043] 具体的，所述步骤四中柔性屏蔽体内芯的两侧粘接有用于防护核辐射的高分子材料，且制得的柔性屏蔽体内安装有若干个用于安装固定柔性屏蔽体的固定件，所述防护基布的抗拉强度≥700N/cm2，阻燃性能氧指数≥27％。

[0044] 具体的，所述固定件为磁铁，且固定件为圆球形结构。

[0045] 具体的，制得的柔性屏蔽体铅当量可调范围1-10mmpb；

[0046] 制得的柔性屏蔽体铅当量不均匀性≤平均值10％；

[0047] 对应铅当量为5mmpb，所制得的柔性屏蔽体在放射源核素137Cs下的活度为3.7×107Bq，剂量仪表显为45/P；

[0048] 其刻度因子在0.1-1msv/h环境下检测，环境剂量率≤80usv/h。

[0049] 其中：

[0050] 微合金棒的铸造主要用于解决材料的强度和韧性，一方面使制得的柔性合金纤维丝的抗拉强度达到要求，另一方面使得柔性屏蔽体具有柔软适形、均匀性优越、防龟(撕)裂散碎、防下坠变形、任意形状使用后恢复率100％等特性；

[0051] 柔性合金纤维丝通过转角挤压针孔抽丝技术实现纤维丝高效连续生产，提高生产效率，并且制得的纤维丝直径满足缠绕和编织成型需求；

[0052] 最终制得的柔性屏蔽体，采用无缝拼接，屏蔽更严实；

[0053] 通过磁铁进行快速安装，同时确保柔性屏蔽体吸附在专用设备上不下滑变形。

[0054] 根据本发明的另一个方面，提供了一种核电站堆内构件柔性屏蔽体，包括以下质量份数的各组分：

[0055] 钨1-2份、镁0.1-0.5份、银0.1-0.3份、铜1-1.5份、硫0.05-0.1份、铅10-15份、钽3-5份、铁1-2份和硼10-15份。

[0056] 实施例一

[0057] 一种核电站堆内构件柔性屏蔽体，包括以下质量份数的各组分：

[0058] 钨1.1份、镁0.2份、银0.1份、铜1.1份、硫0.06份、铅10份、钽3.5份、铁1.2份和硼11份。

[0059] 实施例二

[0060] 一种核电站堆内构件柔性屏蔽体，包括以下质量份数的各组分：

[0061] 钨1.5份、镁0.3份、银0.2份、铜1.3份、硫0.08份、铅13份、钽4份、铁1.6份和硼12份。

[0062] 实施例三

[0063] 一种核电站堆内构件柔性屏蔽体，包括以下质量份数的各组分：

[0064] 钨1.9份、镁0.45份、银0.3份、铜1.5份、硫0.09份、铅15份、钽4.5份、铁2份和硼15份。

[0065] 其中：

[0066] 各组分的元素按照份数适时加入基体材料中；

[0067] 各组分的元素根据射线与物质相互作用机理，进行优化筛选(如：从微纳米功能粒子的结构特性及粒子输运理论出发，研究微纳尺度功能元素对材料辐射防护性能的影响规律。通过优化微纳米功能粒子尺寸、配比、分散性、界面结构、电子分布、能级结构及其与辐射的匹配关系，提升材料辐射防护效果。利用功能元素微纳米化对防护性能的提升作用，结合多元素复合场协同防护理论，对新型辐射防护材料进行优化设计)；

[0068] 例如，利用蒙特卡罗模拟软件MCNP对材料辐射防护性能进行理论模拟，实现对功能元素的初步筛选(MCNP软件是基于传统辐射防护理论开发设计的，在反映功能粒子尺寸对辐射防护性能影响方面存在不足，模拟结果仅供参考)。

[0069] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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