[發(fā)明專利]一種硅質(zhì)核電犧牲材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810808940.1
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN108751868B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚洪巖;李荷;劉昱昕;俞龑;林子楠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種新型硅質(zhì)核電犧牲材料及其制備方法，該新型犧牲材料的主要組成為：PII·52.5級硅酸鹽水泥325?335份、粉煤灰175?190份、硅粉15?25份、石英砂1650?1750份、水145?155份、減水劑7?10份、聚丙烯纖維1?1.5份、磺化石墨烯0.5?1.5份。本發(fā)明制備工藝簡單，采用常規(guī)的強(qiáng)制式單臥軸混凝土攪拌機(jī)即可制備出流動性、強(qiáng)度、抗熔蝕性能優(yōu)良的核電犧牲材料。本發(fā)明制備的新型硅鐵質(zhì)核電犧牲材料具有工作性能好、強(qiáng)度高、耐熔蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，主要用于目前第三代核電站堆芯捕集器中，具有廣泛的工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核電材料領(lǐng)域，特別涉及一種新型硅質(zhì)核電犧牲材料及該材料的制備方法。

背景技術(shù)

在當(dāng)前第三代核電技術(shù)中，為了緩解嚴(yán)重核電事故，通常在第三代核電站反應(yīng)堆下方設(shè)置堆芯捕集器。堆芯捕集器主要用來收集、冷卻和固化堆芯熔融物。犧牲材料是核電站中堆芯捕集器的重要組成部分，該材料在堆芯熔融物的冷卻和固化過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。首先，犧牲材料可以氧化堆芯熔融物里的高放射性物質(zhì)；其次，犧牲材料可以降低堆芯熔融物的溫度；最后，犧牲材料還可以減少安全殼內(nèi)部壓力的增大。雖然國內(nèi)外都有關(guān)于核電犧牲材料的報(bào)道，但是整體而言，目前制備出的犧牲材料存在工作性能差、抗壓強(qiáng)度低、抗熔蝕性能差等問題。作為一種新型二維納米材料，石墨烯具有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)特性，用石墨烯及其衍生物來改善材料的性能，是目前科學(xué)界和工程界研究的熱點(diǎn)。向犧牲材料中摻入石墨烯或者其衍生物可以提高犧牲材料的分解焓變，從而可以降低其熔蝕速率，進(jìn)而可以提高核電站的安全性。然而，當(dāng)前尚未看到采用石墨烯或者其衍生物來制備犧牲材料的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型硅質(zhì)核電犧牲材料及其制備方法。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開一種新型硅質(zhì)核電犧牲材料及其制備方法，該材料的主要由以下重量份比例的原材料制備而成：

PII·52.5級硅酸鹽水泥325-335份、粉煤灰175-190份、硅粉15-25份、石英砂1650-1750份、水145-155份、減水劑7-10份、聚丙烯纖維1-1.5份、磺化石墨烯0.5-1.5份。

所述的粉煤灰為I級粉煤灰，其中SiO₂含量為45-50％，Al₂O₃含量為27-35％，F(xiàn)e₂O₃含量為4-6％， CaO含量為8-10％。

所述的硅粉呈實(shí)心球狀，其中SiO₂含量大于等于95％，火山灰活性指數(shù)大于95％，比表面積大于等于2000m²/kg。

所述的石英砂為高品質(zhì)石英粉，它的SiO₂含量大于等于99％。石英砂中0mm-5mm粒徑占56％，5 mm-8mm粒徑占44％。

所述的水為自來水或飲用水，符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ63-2006)的要求。

所述的減水劑為聚羧酸高效減水劑，外觀呈無色至淺黃色，密度為1.05-1.15g/ml，固含量大于等于 40％(質(zhì)量含量)，pH值為4±2，減水率大于等于33.9％。

所述的聚丙烯纖維為束狀單絲，其長度5-7mm，直17-20μm，密度0.9-0.95g/cm³，熔點(diǎn) 165-175℃，彈性模量大于等于3500MPa。

所述的磺化石墨烯呈片狀，其直徑為50-100μm，厚度為1-2nm。

所述的新型硅質(zhì)核電犧牲材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)取PII·52.5級硅酸鹽水泥、粉煤灰、硅粉、石英砂，混合干拌均勻得到混合材料M1；