[发明专利]一种耐高温防辐射型五元体系磷铝酸盐水泥熟料

说明书

本发明公开了一种可长期耐高温防辐射型五元体系磷铝酸盐水泥熟料，该五元体系磷铝酸盐水泥熟料矿相质量百分比组成为：磷铝酸钡钙40～70％，铝酸钡钙10～25％，铁酸二钙5～11％，铝酸钙5～15％，硼酸钙3～8％。本发明的耐高温防辐射型五元体系磷铝酸盐水泥熟料富含硼元素和钡元素，不仅能有效屏蔽防护核电反应堆释放出的α、β、γ、X射线，而且也可吸收防护中子辐射，是一种适用于高温环境核电工程的优秀材料，并且可用于固化核电工程产生的放射性固体废物。

技术领域

本发明属于特种水泥材料领域，特别是涉及了一种耐高温防辐射型五元体系磷铝酸盐水泥熟料。

背景技术

随着人类经济社会的快速发展，能源的需求和利用成为了一个极为重要的问题。世界各国承受着资源、能源、环境与发展的多重压力，我国作为最大的发展中国家能源压力也极为巨大。以风能、太阳能、水能、生物能等为代表的新型能源存在着区域差异大、能量密度低、发电稳定差导致电能的质量较差等问题。与上述新型能源相比，核能有洁净、低碳、高能量密度、持久、稳定等明显优势，具有巨大的开发价值和良好的发展潜力。核技术的发展不仅能够缓解资源、能源及经济的困境，而且有利于提高我国的国际地位和话语权。

核技术目前已在如核电、军事、教育、科研、医疗等众多领域得到了广泛的应用，然而其安全性一直是最受关注的问题。核安全问题主要包括核泄漏与核辐射。核辐射会对人类身体健康和自然生态环境造成很大的潜在威胁，而核泄漏会造成自然环境的长久破坏，很难修复，如何高效安全地处理其生产、使用过程中所产生的核辐射、核废物，是核科学技术进一步发展的重点与难点，也是核技术得到广泛应用的先决条件之一。

现今核电防护多使用多层结构，在水泥混凝土结构之前还有钢板、铅板等防护手段，在辐射到达水泥混凝土结构之前热量已散失了很多，基本水泥结构的温度在100℃左右，但是这对水泥结构来说仍然是极为不利的。核电工程小型化是核电发展的未来趋势，然而目前核电工程的反应堆最外层安全壳采用防辐射混凝土结构，主要采用硅酸盐水泥为基材，混凝土结构直径可达40m，高60-70m，壁厚近1m，如何在保证安全的前提下降低安全壳的厚度是核电工程小型化的一个重要难题。另外，核电工程所产生的大量放射性固体废物，比如，废树脂、废过滤芯、放射性淤积物、辐射防护用品以及建筑垃圾等，都会对周围环境造成危害。目前对放射性固体废物的处理一般采用水泥混凝土固化等方法，但一般采用硅酸盐水泥为固化基材，不具备防辐射的能力。目前，常用的防辐射水泥主要是钡水泥、锶水泥和含硼水泥。对于利用磷铝酸盐水泥用于核电工程防辐射的水泥还未见相关报道。

发明内容

本发明的提供的是一种耐高温防辐射型五元体系磷铝酸盐水泥熟料，是一种优秀的环保功能材料。它不仅可以有效屏蔽防护核电反应堆释放出的α、β、γ、X射线，而且也可吸收防护中子辐射，并且可以解决钡渣的污染问题。另外，本发明还可用于固化核电工程所产生的放射性固体废物，比如，废树脂、废滤芯、放射性淤积物、放射性焚烧灰以及放射性建筑垃圾等。

本发明采用以下技术方案：

一种耐高温防辐射型五元体系磷铝酸盐水泥熟料，其矿物质量百分比组成为：磷铝酸钡钙40～75％，铝酸钡钙10～25％，铁酸二钙5～15％，铝酸钙5～15％，硼酸钙3～8％。

进一步的，所述水泥熟料的生料氧化物质量百分比组成为：BaO 25～35％、B₂O₃ 1～4％、Al₂O₃ 20～35％、CaO 20～45％、P₂O₅ 5～18％、Fe₂O₃ 4～15％。

进一步的，所述生料的工业原材料质量百分比组成为：钡渣20～40％、氧化硼1～6％、铝矾土15～30％、石灰石20～40％、磷灰石10～28％、富铁钢渣2～15％。