[发明专利]一种防核辐射的自愈合混凝土安全壳

说明书

技术领域

本发明属于防核辐射技术领域，具体涉及一种防核辐射的自愈合混凝土安全壳。

背景技术

安全壳是核反应堆的最后一道屏障，它的安全性能十分的重要。目前根据组成材料的不同，安全壳可分为钢安全壳、钢筋混凝土安全壳和预应力安全壳三种。

最早应用的安全壳是钢安全壳。但是钢结构安全壳需要用很厚的钢板，焊接要在现场进行，在工期和施工技术上都有一定难度，并且防核辐射效果也不好，应用受到了制约。

另一种为钢筋混凝土安全壳，其做法为：主体采用钢筋混凝土，但在内部使用钢板。适当加大钢筋混凝土层的厚度，就可以减小钢板的厚度。混凝土的粗细骨料采用褐铁矿石或重晶石等，同时引入适量的结晶水和含硼、锂等轻元素的化合物。其中密度高的粗细集料可以屏蔽γ射线，含轻元素的化合物能有效捕捉中子，射线屏蔽效果较好。但是由于其采用密度大的材料做集料，混凝土易离析，施工性能差，且水泥水化热大，从而导致混凝土易开裂，耐久性差，核废料的固化安全效果差。

另一种为预应力安全壳，其做法是采用预应力混凝土，其他结构与钢筋混凝土安全壳类似。预应力混凝土的采用可以改善混凝土的性能，但是预应力施工工艺复杂，施工质量要求高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防核辐射的自愈合混凝土安全壳。

本发明所采用的技术方案是：一种防核辐射的自愈合混凝土安全壳，其特征在于：所述安全壳的壳体从里到外依次由第一钢板层、第一结构胶层、第一复合织物层、铅钢胶囊混凝土层、第二复合织物层、第二结构胶层、第二钢板层构成；所述铅钢胶囊混凝土层由混凝土和铅钢胶囊混合而成。

作为优选，所述第一钢板层、第二钢板层均由低温高韧性高强度钢制作而成，厚度均为3～5mm。

作为优选，所述第一复合织物层、第二复合织物层均由聚丙烯纤维丝与铅丝混编而成，首先将聚丙烯与碳化硼混合，然后加工成改进的聚丙烯纤维丝；接着将聚丙烯纤维丝与铅丝沿着经、纬两个方向交替编织成一种复合织物，其厚度为2～5mm。

作为优选，所述铅钢胶囊由铅钢胶囊壁、结构胶、环状陶瓷组成；所述铅钢胶囊壁内部充填有结构胶，所述环状陶瓷设置在所述铅钢胶囊的中部，设置在所述铅钢胶囊中部凹槽内。

作为优选，所述铅钢胶囊壁由外向内依次由钢制的凹凸立体花纹、第一钢材料层、铅材料层、第二钢材料层压合而成。

作为优选，所述环状陶瓷的壁厚为0.2～0.3mm，高度为2～2.5mm，内径与铅钢胶囊壁的内径大小一样。

作为优选，所述第一钢材料层和第二钢材料层的厚度均为0.2～0.4mm，钢材料选用低温高韧性高强度钢，铅材料层的厚度为0.4～0.5mm。

作为优选，所述铅钢胶囊混凝土层的厚度为500～550mm，混凝土采用自密实混凝土。

作为优选，所述铅钢胶囊长度为20～23mm，直径为8～10mm，体积掺量为20～25％。

作为优选，所述铅钢胶囊的体积掺量ρ_f的计算公式为：

式中，f_ft为铅钢胶囊混凝土的配制抗拉强度；f_t为基体混凝土抗拉强度、l_f/d_f为铅钢胶囊的长径比；α_t为经验系数。

本发明的其优点在于：

1.由于改进的聚丙烯纤维丝强度高、弹性好和韧性好，安全壳的抗震性能将得到很大提高。由于复合织物与钢板内壁用结构胶紧密的粘在一起，在内部混凝土收缩应力的作用下可以产生弹性变形，从而避免了混凝土与钢板之间的剥离损伤，增强混凝土与钢板的抗震适应性。由于在复合织物中含有铅丝和碳化硼，所以它可以有效的吸收射线，提高安全壳的抗辐射性能。

2.双层低温高韧性高强度钢板的使用不仅可以增强安全壳的密闭性，防止放射性物质的泄露，而且还增大了其强度和韧性，进而提高了抗震性能。

3.由于混凝土中含有铅制胶囊和矿石掺合料，安全壳的防核辐射性能将显著提高，防止或减少放射性物质向环境释放。由于构件中的混凝土采用自密实混凝土，可以避免混凝土中的铅钢胶囊在振捣过程中破裂。