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本文首先介绍了当前核工业发展背景下氘对人体的伤害和环境的污染,基于氚在不锈钢中的渗透行为,对氚渗透阻挡材料的研究现状以及封氚材料的发展现状进行了综述。在总结目前防氚材料研究和应用现状的基础上,提出采用中性硅酮胶和环氧树脂沥青漆作为暂时性封闭材料在316L氚污染不锈钢表面制备包覆式封氚层以及采用泡沫混凝土作为316L氚污染不锈钢管道的填充式封氚层。
采用中性硅酮胶成功地在316L氚污染不锈钢表面制备了封闭层。通过胶膜厚度、封闭时间、温度和水这些因素考察胶膜的封闭效果,结果显示静态条件下胶膜(厚度为1~5mm)的封氚率>85%,证明中性硅酮胶膜具有良好的封氚效果。而中性硅酮胶膜用于实际样品的封闭实验验证了其的封氚效果。分析中性硅酮胶膜能有效封闭氚的原因主要是膜层致密,具有疏水性。
通过制膜工艺、拉伸性能和比表面积及孔隙度分析等研究之后,选定了适合用于封闭不锈钢的环氧树脂改性沥青漆配方。采用此环氧树脂沥青漆膜对氚污染不锈钢模拟样品和实际样品进行暂时性封闭实验,考察了水对封闭效果的影响,发现环氧树脂沥青漆膜有一定的封氚效果,静态条件下漆膜(膜厚为3mm)封氚率>99%。
对比中性硅酮胶与环氧树脂沥青漆,两者对氚污染不锈钢均有一定的封闭效果,但在氚污染不锈钢氚量一致,胶膜和漆膜厚度相同的情况下,中性硅酮胶膜的封氚率更佳,且环氧树脂沥青漆膜存在成本高、施工工艺繁复、干燥后难于剥离等缺点,故实验优选出中性硅酮胶作为封闭氚污染不锈钢表面的备选包覆式封氚材料。
为获得氚污染不锈钢管道的填充式封氚层,首先确定了泡沫混凝土的配方,即水灰比为0.4,发泡剂用量为15g。按该配方制备泡沫混凝土并填充浇注入氚污染塑料管道两端,通过时间和气流两种因素考察了封闭效果,实验证明该配方泡沫混凝土能有效地封闭氚,其封氚效率达99.9%以上。