[發明專利]一種防核輻射的自愈合混凝土安全殼

有效

• 申請號: 201610169329.X
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105835466B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 王若林;朱道佩;張慧敏
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B3/30;B32B7/12;B32B1/02;B32B15/14;B32B27/02;B32B27/32;B32B9/04;G21C11/00;C04B28/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

技術領域

本發明屬于防核輻射技術領域，具體涉及一種防核輻射的自愈合混凝土安全殼。

背景技術

安全殼是核反應堆的最后一道屏障，它的安全性能十分的重要。目前根據組成材料的不同，安全殼可分為鋼安全殼、鋼筋混凝土安全殼和預應力安全殼三種。

最早應用的安全殼是鋼安全殼。但是鋼結構安全殼需要用很厚的鋼板，焊接要在現場進行，在工期和施工技術上都有一定難度，并且防核輻射效果也不好，應用受到了制約。

另一種為鋼筋混凝土安全殼，其做法為：主體采用鋼筋混凝土，但在內部使用鋼板。適當加大鋼筋混凝土層的厚度，就可以減小鋼板的厚度。混凝土的粗細骨料采用褐鐵礦石或重晶石等，同時引入適量的結晶水和含硼、鋰等輕元素的化合物。其中密度高的粗細集料可以屏蔽γ射線，含輕元素的化合物能有效捕捉中子，射線屏蔽效果較好。但是由于其采用密度大的材料做集料，混凝土易離析，施工性能差，且水泥水化熱大，從而導致混凝土易開裂，耐久性差，核廢料的固化安全效果差。

另一種為預應力安全殼，其做法是采用預應力混凝土，其他結構與鋼筋混凝土安全殼類似。預應力混凝土的采用可以改善混凝土的性能，但是預應力施工工藝復雜，施工質量要求高。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種防核輻射的自愈合混凝土安全殼。

本發明所采用的技術方案是：一種防核輻射的自愈合混凝土安全殼，其特征在于：所述安全殼的殼體從里到外依次由第一鋼板層、第一結構膠層、第一復合織物層、鉛鋼膠囊混凝土層、第二復合織物層、第二結構膠層、第二鋼板層構成；所述鉛鋼膠囊混凝土層由混凝土和鉛鋼膠囊混合而成。

作為優選，所述第一鋼板層、第二鋼板層均由低溫高韌性高強度鋼制作而成，厚度均為3～5mm。

作為優選，所述第一復合織物層、第二復合織物層均由聚丙烯纖維絲與鉛絲混編而成，首先將聚丙烯與碳化硼混合，然后加工成改進的聚丙烯纖維絲；接著將聚丙烯纖維絲與鉛絲沿著經、緯兩個方向交替編織成一種復合織物，其厚度為2～5mm。

作為優選，所述鉛鋼膠囊由鉛鋼膠囊壁、結構膠、環狀陶瓷組成；所述鉛鋼膠囊壁內部充填有結構膠，所述環狀陶瓷設置在所述鉛鋼膠囊的中部，設置在所述鉛鋼膠囊中部凹槽內。

作為優選，所述鉛鋼膠囊壁由外向內依次由鋼制的凹凸立體花紋、第一鋼材料層、鉛材料層、第二鋼材料層壓合而成。

作為優選，所述環狀陶瓷的壁厚為0.2～0.3mm，高度為2～2.5mm，內徑與鉛鋼膠囊壁的內徑大小一樣。

作為優選，所述第一鋼材料層和第二鋼材料層的厚度均為0.2～0.4mm，鋼材料選用低溫高韌性高強度鋼，鉛材料層的厚度為0.4～0.5mm。

作為優選，所述鉛鋼膠囊混凝土層的厚度為500～550mm，混凝土采用自密實混凝土。

作為優選，所述鉛鋼膠囊長度為20～23mm，直徑為8～10mm，體積摻量為20～25％。

作為優選，所述鉛鋼膠囊的體積摻量ρ_f的計算公式為：

式中，f_ft為鉛鋼膠囊混凝土的配制抗拉強度；f_t為基體混凝土抗拉強度、l_f/d_f為鉛鋼膠囊的長徑比；α_t為經驗系數。

本發明的其優點在于：

1.由于改進的聚丙烯纖維絲強度高、彈性好和韌性好，安全殼的抗震性能將得到很大提高。由于復合織物與鋼板內壁用結構膠緊密的粘在一起，在內部混凝土收縮應力的作用下可以產生彈性變形，從而避免了混凝土與鋼板之間的剝離損傷，增強混凝土與鋼板的抗震適應性。由于在復合織物中含有鉛絲和碳化硼，所以它可以有效的吸收射線，提高安全殼的抗輻射性能。

2.雙層低溫高韌性高強度鋼板的使用不僅可以增強安全殼的密閉性，防止放射性物質的泄露，而且還增大了其強度和韌性，進而提高了抗震性能。

3.由于混凝土中含有鉛制膠囊和礦石摻合料，安全殼的防核輻射性能將顯著提高，防止或減少放射性物質向環境釋放。由于構件中的混凝土采用自密實混凝土，可以避免混凝土中的鉛鋼膠囊在振搗過程中破裂。