[发明专利]核辐射屏蔽制品材料机织合金铅纤维丝

说明书

技术领域

本发明涉及核辐射防护生物屏蔽技术领域。

背景技术

研究表明，核电站的外照射线主要为γ射线，其主要来自核反应的裂变产物和被中子活化的管道及阀门，由于管道中活化腐蚀产物的出现，造成管道中放射性微粒的沉积，使控制区很多检修作业场所环境剂量偏高，增加了工作人员外照射剂量，一般采用屏蔽来解除。因此，在屏蔽材料选择上力求高效安全、造价便宜且节省空间，通常选择钢、铅、普通混凝土和重混凝土等。钢的强度较好，但价格较高；混凝土比重金属便宜，但密度小，屏蔽层厚度大；铅的优点是密度高、熔点低、耐蚀、对γ射线有良好的吸附性和不易被穿透特性、易于浇注且相对屏蔽层厚度较小，所以，铅是首选的屏蔽材料。

目前，我国在运行的核电站，控制区生物屏蔽系统采用的屏蔽制品（铅衣或铅屏）主要是：滚压成型的“无间隙固体金属块状铅板”，这种金属铅板存在铅当量低、适形性能差、产生废料多、资源利用率不高；产品笨重，导致屏蔽作业劳动强度大，工作人员受照射时间长、剂量大；易造成保温层变形、下坠，控制区射线剂量增高，安全系数低，潜在风险大；不适合管道、阀门等特形设备和人员的屏蔽；且不易去污，使用寿命短等弊端。因此，铅板屏蔽制品在屏蔽效果与结构功能上难以兼容，不适应核工业持续发展和以人为本的需要。

抗核辐射生物屏蔽制品除要具有较高的屏蔽效果外，还必须具备良好的物理力学性能（强韧性、热稳定性等）。据报道，当前，用于抗核辐射生物屏蔽的材料和制品主要有以下四类。一类是以普通工业用铅为主，滚压或浇注成型的无间隙金属块状铅板、铅砖、铅皮混凝土等；第二类是以铅粉为主，橡胶、聚乙烯发泡等作为基料混和复合而成的柔性制品的涂料、胶粘剂等；第三类是以无间隙金属块状铅皮作为内芯，内外层包覆交联发泡材料和合成橡胶锦纶材料制品；第四类是以铅等重金属做成空心微珠等轻质高强材料。实践证明，铅板、铅皮制品尽管抗核辐射效果较佳，但搭建屏蔽系统时使用量大，搭建难度大，工作效率低，产生废料多，潜在风险大；且铅板制品适形性差，不能弯折，不适合管道、阀门等特型设备的屏蔽，操作不慎易掉落伤人或损坏设备。而铅粉与橡胶、聚乙烯发泡材料混和复合而成的制品、涂料和胶粘剂，虽具有一定的柔性，但由于铅粉颗粒易积聚，难以在基料中混和均匀，故屏蔽性能不均匀，且铅当量低、橡胶和聚乙烯等易老化，影响屏蔽效果，给工作人员带来被辐射的危险。铅等重金属做成的空心微珠轻质高强材料，虽抗核辐射性能优，但造价高、成本大，一般用于核能火箭发动机防核辐射外泄。

发明内容

本发明目的在于提出一种方便进一步制成轻、薄、省材、效果好的成品的核辐射屏蔽制品材料机织合金铅纤维丝。

本发明所述合金铅纤维丝总质量中除铅外，Sn≤0.0001%，Sb≤0.00002%，Bi≤0.0001%，Cu≤0.0013%，As≤0.00001%，Ag≤0.001%，Zn≤0.00005%，Cd≤0.00005%，Ni≤0.00001%，Ca≤0.00002%，Re≤0.0007%，In≤0.00001%，Al≤0.00001%，Au≤0.00003%，Fe≤0.0001%，Na≤0.000015%，P≤0.00018%，Pd≤0.00003%，S≤0.00018%，Te≤0.00002%，Se≤0.00003%，Wu≤0.001%；所述合金铅纤维丝的直径为0.01mm~1.0mm。

本发明所述抗拉强度为120~240MPa。

本发明由于其直径较小，可进一步通过织机形成柔软适形性能好的薄形布料，在显著提高核辐射屏蔽前提下，减少技术废料60%，节约原材料50%、节约能源30%，提高劳力生产率60%，克服了现有传统核辐射屏蔽制品结构和功能难以兼备的技术缺陷。

具体实施方式

一、分析粗铅锭含量

通常含铅质量百分比为98%。

二、生产步骤：

1）熔炼：将升温至沸点；

2）加硫除铜：

降温至450℃～800℃，加入硫0.02 kg，低温精炼30～50分钟，使铜物质溶析，降低合金铅中的铜的含量。

3）加碱精炼除砷、锡、锑：

将铅熔液升温至1600～1800℃，加入碱0.1 kg，精炼60～80分钟，使砷、锡、锑等物质折出，降低合金铅中砷、锡、锑的含量。

4）加锌精炼除银：

在铅熔液1000～1700℃的温度下，加入锌0.005 kg，精炼20～30分钟，降低合金铅中银的含量。

5）加碱精炼除锌：