防辐射混凝土高性能化研究进展

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发布时间：2021-11-23

资料介绍

随着工业文明的进步，地球上可被人类利用的煤炭、石油
等自然资源日渐枯竭，能源问题已成为全世界、全人类共同关
心的问题。核能作为一种新型、清洁和高效的能源自诞生以来便
受到世界各国的关注。近几十年来，核技术不仅用于国防建设，
而且大量渗透到工农业、医疗、科研等各个领域[1]。在全球推进
低碳经济的背景下，核电作为一种技术成熟、清洁无排放的新
型能源，越来越受到世界各国的重视，是当前和平利用核能的
一种最主要途径。目前，我国核电事业正处于迅猛发展阶段，据悉，
我国已在 16个省市初选核电厂址 51个，机组 244台，装机规
模 2．7亿 kW，按目前核电建设进度，2015年可达到 4 000万kW，
2020年核电装机要达到 7 000万 kW。而截至 2010年 6月底，
我国在建核电机组 23台、总装机 2 540万 kW ，占世界的 40％，
已经成为全球核电在建规模最大的国家[21。
然而，核能在给人类带来巨大经济效益和社会效益的同时
也给环境和人类健康造成了极大威胁，其安全性一直是困扰其
进一步发展的关键因素[3]。目前，各种放射性射线对人体的伤害
和对环境的破坏逐渐被人们所认识。经常接触射线会出现皮肤
烧伤、毛发脱落、白血球减少等症状，甚至诱发癌症、白血病、大
胸恶性肿瘤、生育缺陷等人类绝症以及诱发植物的基因变异，
危害农作物的生长，而且其潜伏期长，短时间内无法得知[4J。因
此，人们对辐射防护进行了大量的研究，并研发了一系列防护
材料。其中，水泥混凝土是目前使用最为广泛、经济的射线防护
材料，其在核能发电的预应力混凝土压力容器(PCRV)、加速器
与放射化学装置的防护结构、核废料固封以及核事故处置上拥
有很高的应用价值【5]。
从辐射防护种类及要求出发，综述了防辐射混凝土的特点
和研究现状，并对防辐射}昆凝土的高性能化研究进行了详细介
绍，提出了该领域未来研究和发展的主要方向。
1 辐射种类及防护
核装置和核设施产生的辐射多种多样，主要为核反应堆和
其他辐射源中因裂变、衰变而产生的裂变碎片和衰变产物以及
释放出带能量的、B、X、、中子射线以及质子流等柳。这些射线
能对环境造成污染，对操作人员造成伤害，致使仪器材料发热
活化而导致测量仪器性能降级等，因此对核设施采取辐射屏蔽
措施是十分必要的。
核设施的防护问题主要是防护 x射线、射线和中子射线。
对 x、射线，物质密度愈大，防护性能愈好，几乎所有的材料对
x、射线都具有一定的防护能力，但采用密度小而轻质的材料
时，则要求防护结构的厚度很大，进而增加了建筑面积和容积。
采用铅、锌、钢铁等相对密度太的材料，防护 x、射线效果很
好，防护结构可以很薄，但材料价格昂贵，不符合经济性原则。
对中子射线，其由不带电荷的微粒组成，具有高度的穿透能力，
分快速、中速和慢速中子，因它们的防护机理不同，故对中子射
线的防护只考虑材料的密度还达不到目的。中子射线屏蔽不仅
要求含重元素，而且必须含充分数量的轻元素(如硼、氢等 )。故
作为核装置、核设施的防护结构，应当是适当轻元素和重元素
组合而成的材料制成。防辐射混凝土无疑是满足这些条件下