[发明专利]耐辐射和屏蔽辐射的热固性组合物

说明书

                     发明背景

发明领域

本发明涉及用于屏蔽和包装放射性物质的材料和组合物领域且更具体地说，涉及放射性物质领域。

背景技术

多年来，特别是在切尔诺贝利核电站反应堆事故以来，国际社会对核能表现出相当多的反对意见或明确的敌视态度。虽然由于燃烧化石燃料的大气效应而存在对全球气候变化表现出明显的和增加的危险性。对核能的反对意见主要是基于下列原因：即现在的核反应器产生的长寿命的放射性废料存在着几乎无法克服的危险性和环境伤害。但核废料的潜在环境伤害必然能设法与持续使用化石燃料对环境造成的一些危害进行抵消。

很显然，避免由全球变暖造成的环境灾难的唯一方式(只要不是回到工业革命之前的经济)是用一种基于核裂变的能源替代常规的能源。在将来的某一天，“脏的”基于裂变的能源可由清洁的基于聚变的体系替代，但目前核裂变似乎是唯一的选择。因为我们现在不知道用于消除核废料的任何方式，所以我们的目标必须是安全处理和包装这种废料。目前的核燃料循环有许多对环境有潜在不利影响的工序。其中包括核燃料的开采和制造，这些燃料的裂变和操作反应器存在的危险，废燃料的存储，和这些燃料的再循环或处理。

很显然，人机工程学已经能够安全地控制反应器。实际的环境问题主要是由核废料的再循环和处理引起的。无论是对废燃料进行再加工以产生额外的可裂变材料(从长期供能的情况来看是最有效的一种替代方法)还是直接地简单处理废燃料，均有相当多的必须与环境隔离开来的高放射性物质。目前可利用的方法是将放射性材料深埋在地层下，在地层之下它们可自然地衰变成无害的程度。这些理想“埋葬”的材料必须在无监控或无人为监督的情况下保持与环境隔离。然而，任何人工土建的破坏都将造成放射性材料灾难性地释出。因此，不能简单地将废料倒在一地洞中。这些材料不断地产生热量，而且还可产生易爆炸的气体，主要是氢气。发射出的放射线蚀变和衰减了大多数材料。目前，最好途径是压缩废料以消除溶剂。然后将压缩的废料玻璃化或转变成一种稳定的形式以防止发生环境迁移。尽管如此，仍然存在的一个重要任务是，制备一种对放射性及通常由放射性废料产生的热和化学条件具有极好的耐受性的专用材料。理论上，这种材料具有辐射屏蔽性能且可用于屏蔽和包装经压缩后的废料。这种材料的另一个重要的用途是密封报废或损坏的核设施。

最简单和最原始的这种材料可能是混凝土。因为在简单的波兰特水泥类材料或类似材料之中的矿物夹杂物包含了其它的屏蔽材料(例如重金属颗粒)，所以这些物质具有屏蔽核辐射的能力。然而，简单的混凝土在某些核废料产生的苛刻化学条件下不能长期使用。液体核废料的混凝土壳体具有低于五十年的使用寿命。混凝土对压缩的玻璃化废料是更有效的，但仍不太理想的。也有许多有关于可更容易地使用且具有更好的屏蔽和/或物理性能的新型屏蔽—包装材料的试验。然而，直到现在，还未完全证明这些材料可成功地广泛使用。

                     发明概述

本发明为一种屏蔽材料，其能够耐受核辐射和高温，并特别适用于包装放射性废料以固定它们。该屏蔽材料是两种或多种有机聚合物的混合物，其中所包括的填料是在所述的聚合物和共聚物的苯基侧链之中发生交联的。其它填料提供了放射屏蔽性且可仅包含在交联后的基体之内。该材料包含嵌入有放射屏蔽性物质的颗粒的坚韧基体及具有陶瓷状或陶瓷金属的综合性能的导热性材料。该材料是热固性的且可以是极硬的材料—例如剪切强度为20000psi。该材料是由硫化橡胶和/或橡胶状聚合物、各种辐射屏蔽夹杂物、聚酰亚胺树脂和酚醛树脂的混合物组成。在按合适的比例混和后，在高温下(260℃)制成所述材料。根据耐辐射性夹杂物的比例和特性，最终的材料具有8-50磅/每立方英尺的密度。

                     附图的简要说明

据认为，本发明的目的和特征是新颖的，并具体地描述在所附的权利要求书中。本发明的组织结构和操作方法以及其它目的和优势，通过参考下列说明并结合所附图形可更好地加以理解。

图1是本发明的耐核辐射材料的结构图示。

图2是亚胺化的和芳族聚酰亚胺的化学结构图，据认为其包含本发明的材料的聚合物主链。

                  优选实施方案的详细说明