[发明专利]一种核废料包装装置的制备方法

摘要

一种核废料包装装置的制备方法，所述包装装置的辐射屏蔽包装层为多层，由内而外依次包括内层包装容器层，铅合金层，防辐射混凝土层，外包装容器层，防水罩层，所述内层包装容器层厚度为2‑6cm，所述铅合金层厚度为3‑8cm，所述防辐射混凝土层厚度为5‑10cm，外包装容器层厚度为3‑7cm，防水罩层厚度为1‑2cm。先制备出内层包装容器层，铅合金层，外包装容器层，防水罩层，然后将其套装起来，最后将混凝土灌注在铅合金层和外包装容器层之间。该方法制备出的包装装置结构简单、装容率高、不易被腐蚀、并能完全阻隔放射性核素外泄。

主权项

1. 一种核废料包装装置的制备方法，其特征在于，所述包装装置的辐射屏蔽包装层为多层，由内而外依次包括内层包装容器层，铅合金层，防辐射混凝土层，外包装容器层，防水罩层，所述内层包装容器层厚度为2-6cm，所述铅合金层厚度为3-8cm，所述防辐射混凝土层厚度为5-10cm，外包装容器层厚度为3-7cm，防水罩层厚度为1-2cm；所述内层包装容器层由核级不锈钢组成，该不锈钢的化学成分按重量百分比为：C：0.005~0.015%，Si：≤0.5%，Mn：≤0.5%，P：≤0.020%，S：≤0.020%，Cr：13.0~16.0%，Ni：1.65~1.75%，Mo：0.3-0.45%，W：0.3~0.6%，V：0.05-0.085%，Nb：0.035~0.05%，N：0.001~0.002%，Co：0.002-0.004%，Cu：0.001-0.004%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述不锈钢的制备方法为：(1)冶炼：将铁水转炉冶炼，加热至温度为1400℃后加入废钢，加入Al-Ba-Ca进行脱氧合金化，出钢挡渣，转炉出钢温度控制在1510℃，出钢过程钢包要进行底吹氩操作，钢水经转炉冶炼后进行炉外精炼，精炼用钢包在真空度100托的真空室脱气，钢液沸腾平衡后开始供氧，当真空度达到60托时停止供氧，进一步提高真空度达到0.5托，同时增大Ar流量，在0.5托真空度下保持5分钟后加降温剂Ni、Si、Mn，然后加Al还原渣中Cr，加CaO造新渣，保持5分钟后用氮气破坏真空，钢包脱离真空室，继续用Si-Ca粉还原；(2)RH脱碳精炼：1)进RH温度控制在 1550℃； 2）进行压力控制，抽真空开始0～10min过程中，加入含Fe2O3的固体球4-5kg/吨钢，提升气体流量应保持在200～220m3/h； 3）抽真空开始后大于10min小于等于20min过程中，加入含Fe2O3的固体球0.5-0.7kg/吨钢, 提升气体流量保持在170～190m3/h； 4）抽真空开始后大于20min小于等于30min过程中，提升气体流量保持在145～165m3/h；5)破空，提升气体流量保持在120～130m3/h；真空结束后软搅拌时间不少于15min，目标钢水的成分按重量百分比计为：C：0.005~0.015%，Si：≤0.5%，Mn：≤0.5%，P：≤0.020%，S：≤0.020%，Cr：13.0~16.0%，Ni：1.65~1.75%，Mo：0.3-0.45%，W：0.3~0.6%，V：0.05-0.085%，Nb：0.035~0.05%，N：0.001~0.002%，Co：0.002-0.004%，Cu：0.001-0.004%，其余为Fe和不可避免的杂质；(3)浇注：钢包吊出镇静10分钟后开浇，浇注后12小时后脱帽起吊；(4)热处理：铸锭加热到1010-1100℃、保温时间为15-30min，然后以50-75℃/s的速率快速冷却至410-510℃，再加热至 550-750℃、并保温20-40min，最后以110-120℃/s的速率快速冷却至室温；(5) 轧制：在精轧温度是750℃以上进行热轧，在该热轧终了后的2秒以内进行加速冷却后，在卷取温度700℃以下进行卷取，然后进行酸洗，在酸洗后再进行冷轧;(6)多级退火：先将其升温到350℃，升温速率50℃/小时，保温2小时，后升温至540℃，升温速率40℃/小时，保温3小时，然后再次升温至720℃，保温1小时，然后空冷至室温；然后使用多级退火后的冷轧坯制备内层包装容器层；铅合金层的主要成分为：Sr：0.06-0.08%，Sb：1.1-1.5%，Na：0.1-0.2%，Cu：0.01-0.05%，余量为Pb及不可避免的杂质；防辐射混凝土层的制备方法为：称取原料按重量份计：硅酸盐水泥100份，硅藻土7-8份，重晶石3-5份，粉煤灰2-7份，白云石粉1-2份，铬铁矿5-6份，褐铁矿5-6份，砂100份，石子180份，水55份，木质素磺酸盐1-2份，松香酸钠1-3份，硼酸2-3份，氯化铝3-4份、铝酸钠0.5-1份；将硅藻土7-8份，重晶石3-5份，粉煤灰2-7份，白云石粉1-2份，铬铁矿5-6份，褐铁矿5-6份混合后煅烧，煅烧过程：先将其加热至300-370℃，煅烧1-2小时，之后升温至530-540℃，煅烧2-5小时，再次升温至660-670℃，煅烧1-2小时，再次升温至650-700℃，煅烧2-3小时，之后随炉冷却，将煅烧后混合物在粉磨机中进行粉磨，转速为80-200r/min，粉磨1-3小时，粉磨混合物颗粒度大小为0.4-0.5mm；将硅酸盐水泥、粉磨混合物和35-40份水投入到混凝土搅拌机搅拌10分钟，再加入砂、石子和剩余的水继续搅拌3分钟，之后将木质素磺酸盐1-2份，松香酸钠1-3份，硼酸2-3份，氯化铝3-4份、铝酸钠0.5-1份加入，搅拌后得到混凝土；所述外包装容器层的为镍基合金，其主要成分为：Cr：16-18%，Mo：11-12%，W：1.5-3%，Co：1.1-1.3%，Fe：3-5%，Mn：0.2-0.4，C：0.01-0.03%，Si：0.06-0.07，P：0.002-0.01%，余量为Ni及不可避免的杂质。