[发明专利]一种锶铁氧体基牺牲砂浆及制备方法

说明书

本发明公开一种锶铁氧体基牺牲砂浆及制备方法，该锶铁氧体基牺牲砂浆主要组成为：硫铝酸盐水泥720‑1000份、锶铁氧体100‑300份、石英砂600‑650份、水400‑450份、减水剂0.01‑35份。本发明生产工艺简单，由常规的强制式单卧轴混凝土搅拌机即可制备。本发明制备的锶铁氧体基牺牲砂浆具有优良的工作性能、较高的抗压强度、优良的耐熔蚀性，能够在目前第三代及未来第四代核电站堆芯捕集器中使用，具有较高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及核电材料领域，特别涉及一种锶铁氧体基牺牲砂浆及该材料的制备方法。

背景技术

为了减轻和缓解核电站事故的严重后果，在第三代核电技术中，堆芯熔融物一般由堆芯捕集器收集、冷却和固化。在发生严重核电事故时，堆芯捕集器中牺牲材料与堆芯熔融物发生相互作用。堆芯熔融物的温度很高(3000℃-4000℃)，足以熔蚀与之接触的熔化温度仅为1100℃的水泥基牺牲材料。一旦堆芯捕集器的牺牲材料被消耗殆尽，温度极高的堆芯熔融物就会继续侵蚀安全壳的底板，如果安全壳的底板被熔穿，那么安全壳的完整性丧失，放射性物质就会泄漏，严重的核电事故因此发生。由此得出，减少核电站灾害性事故的关键是堆芯熔融物的冷却、固化技术。牺牲材料是堆芯捕集器的核心构成要素，也在堆芯熔融物的冷却和固化反应中起到了决定性作用。目前，国内外学者披露了一些与牺牲材料相关的制备技术，总体而言，目前制备出的牺牲材料无法很好地满足堆芯熔融物冷却和固化方面的需求。锶铁氧体作为一种磁性优良的永磁材料，其分解温度和堆芯熔融物与牺牲材料相互作用的活化温度在时间上的相似性，致使锶铁氧体在堆芯熔融物的冷却和固化中效果更佳。锶铁氧体基牺牲净浆是由水泥、水和锶铁氧体三者混合而成，其工作性能较好，但水泥用量较大，成本较高。与净浆相比，砂浆中掺入了细集料，可以减少水泥的用量，进而降低生产成本。再者，如果所采用的细集料为石英砂，那么一方面石英在高温作用下会发生晶型转换，可以吸收一定的热量，从而提高对堆芯熔融物的冷却效率；另一方面，石英在高温状态下呈玻璃态，可以包裹堆芯熔融物中的放射性物质，进而减少放射性物质泄漏的风险。然而，目前尚未看到用铁锶氧体制备牺牲砂浆的报道。

发明内容

发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锶铁氧体基牺牲砂浆及制备方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明公开一种锶铁氧体基牺牲砂浆及制备方法，该材料主要由以下重量份比例的原材料制备而成：

硫铝酸盐水泥720-1000份、锶铁氧体100-300份、石英砂600-650份、水400-4500份、减水剂0.01-35份。

所述的硫铝酸盐水泥为42.5级硫铝酸盐水泥，其中CaO含量大于40％，Al₂O₃含量大于20％。

所述的锶铁氧体呈粉末状，其中SrFe₁₂O₁₉含量大于等于95％。

所述的石英砂为高品质石英粉，它的SiO₂含量大于等于99％，它的粒径分布为0.075mm-4.75mm。

所述的水为自来水或饮用水，符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的要求。

所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂，外观呈无色至浅黄色，密度为1.05-1.15g/ml，固含量大于等于40％(质量含量)，含气量6％-8％(体积含量)，pH值为6-8，减水率大于等于33％。

所述的锶铁氧体基牺牲砂浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)取42.5级硫铝酸盐水泥、锶铁氧体粉末、石英砂，混合干拌均匀得到混合材料M1；

(2)向上述均匀混合材料M1中加入水、减水剂二者的混合溶液，进行搅拌后得到均匀混合材料M2，即可得到所述的锶铁氧体基牺牲砂浆。