[发明专利]一种核泄漏防护墙体及其应用

说明书

本发明公开了一种核泄漏防护墙体及其应用，该墙体包括牺牲层和包裹于牺牲层外表面的防护层，所述的牺牲层为硅铁质牺牲混凝土材料制成，所述的防护层为超高性能混凝土材料制成。本发明所公开的核泄漏防护墙体，能够有效抵抗堆芯熔融物与堆坑区硅铁质牺牲混凝土反应后产生的不可凝气体的蒸汽压力及对堆坑区周围支撑结构产生的瞬时热荷载。另外采用赤铁矿石作为骨料，使得超高性能混凝土能作为第二道防护屏障，预防硅铁质牺牲混凝土厚度不足导致堆芯熔融物泄漏。此外，本发明核泄漏防护墙体在应用时，能够简化堆芯捕集器结构，同时能有效防护核泄漏。

技术领域

本发明涉及一种核泄漏防护墙体及其应用，属于建筑材料领域。

背景技术

能源是国家社会发展和经济增长的重要推动力。随着低碳经济和可持续发展的推进，核电成为唯一可大规模替代化石燃料的能源。但核电站若发生严重事故也会对社会和环境造成巨大影响。目前，已提出了将堆芯熔融物与牺牲混凝土反应来降低熔融物温度和辐射性的第三代核电站熔融物稳定技术。该技术考虑了牺牲混凝土作为安全壳衬底保护层，以足够的牺牲混凝土厚度来保证堆芯熔融物不发生泄漏，而没有考虑堆坑区周围支撑结构在高温环境下所受到的热荷载及其高温承载性能。因而需要针对堆坑区支撑结构所处的高温环境提出相应的防护措施，防止由于堆芯捕集器结构失效导致的核泄漏问题，这对于核电站的安全运行及灾后稳定响应具有重要的意义。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种核泄漏防护墙体及其应用。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种核泄漏防护墙体，包括牺牲层和包裹于牺牲层外表面的防护层，所述的牺牲层为硅铁质牺牲混凝土材料制成，所述的防护层为超高性能混凝土材料制成，所述的超高性能混凝土材料主要由以下重量份比例的原料制成：

普通硅酸盐水泥550-600份、精细沉珠250-300份、硅灰85-100份、河砂750-800份、赤铁矿石900-980份、聚乙烯醇纤维0.5-3份、钢纤维180-240份、减水剂18-30份、水150-190份。

所述的硅铁质牺牲混凝土材料主要由普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、硅石、赤铁矿石、聚乙烯醇纤维、聚羧酸减水剂和水制成。

作为优选：

所述的普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。

所述的精细沉珠呈全球状、连续粒径分布、超细、实心，其中SiO₂含量为50％-54％，Al₂O₃含量为20-25％，Fe₂O₃含量为4-5％，CaO含量为12-14％。

所述的硅灰中SiO₂含量大于等于95％，比表面积不小于20000m²/kg。

所述的河砂细度模数为1.8，粒径为0-5mm，密度为2.55-2.70g/cm³。

所述的赤铁矿石，粒径范围为0.125mm-4mm，Fe₂O₃含量大于等于90％。

所述的聚乙烯醇纤维为束状单丝，长径比大于100，密度为0.91g/cm³，熔点为160-170℃。

所述的钢纤维为平直钢纤维，长径比大于60，抗拉强度大于等于3000MPa。

所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。

所述的超高性能混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取普通硅酸盐水泥、精细沉珠、硅灰、河砂和赤铁矿石，搅拌均匀得到混合胶凝材料；