專利名稱：核輻射屏蔽制品材料鉛合金棒及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核防輻射技術(shù)，特別是用于制作防輻射用的鉛衣或鉛屏內(nèi)膽的用材生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
研究表明，核電站的外照射線主要為Y射線，其主要來自核反應(yīng)的裂變產(chǎn)物和被中子活化的管道及閥門，由于管道中活化腐蝕產(chǎn)物的出現(xiàn)，造成管道中放射性微粒的沉積， 使控制區(qū)很多檢修作業(yè)場所環(huán)境劑量偏高，增加了工作人員外照射劑量，一般采用屏蔽來解除。因此，在屏蔽材料選擇上力求高效安全、造價便宜且節(jié)省空間，通常選擇鋼、鉛、普通混凝土和重混凝土等。鋼的強(qiáng)度較好，但價格較高；混凝土的比重金屬便宜，但密度小，屏蔽層厚度大；鉛的優(yōu)點是密度高、熔點低、耐蝕、對Y射線有良好的吸附性和不易被穿透特性、易于澆注且相對屏蔽層厚度較小，所以，鉛是首選的屏蔽材料。目前，我國在運(yùn)行的核電站，控制區(qū)生物屏蔽系統(tǒng)采用的屏蔽制品(鉛衣或鉛屏) 主要是滾壓成型的“無間隙固體金屬塊狀鉛板”，這種金屬鉛板存在鉛當(dāng)量低、適形性能差、產(chǎn)生廢料多、資源利用率不高；產(chǎn)品笨重，導(dǎo)致屏蔽作業(yè)勞動強(qiáng)度大，工作人員受照射時間長、劑量大，易造成保溫層變形、下墜，控制區(qū)射線劑量增高，安全系數(shù)低，潛在風(fēng)險大；不適合管道、閥門等特形設(shè)備和人員的屏蔽；且不易去污，使用壽命短等弊端。因此，鉛板屏蔽制品在屏蔽效果與結(jié)構(gòu)功能上難以兼容，不適應(yīng)核工業(yè)持續(xù)發(fā)展和以人為本的需要。研究表明，抗核輻射生物屏蔽制品除要具有較高的屏蔽效果外，還必須具備良好的物理力學(xué)性能(強(qiáng)韌性、熱穩(wěn)定性等)。據(jù)報道，當(dāng)前，用于抗核輻射生物屏蔽的材料和制品主要有以下四類。一類是以普通工業(yè)用鉛為主，滾壓或澆注成型的無間隙金屬塊狀鉛板、 鉛磚、鉛皮混凝土等；第二類是以鉛粉為主，橡膠、聚乙烯發(fā)泡等作為基料混和復(fù)合而成的柔性制品和涂料、膠粘劑等；第三類是以無間隙金屬塊狀鉛皮作為內(nèi)心，內(nèi)外層包覆交聯(lián)發(fā)泡材料和合成橡膠綿綸材料制品；第四類是以鉛等重金屬做成空心微珠等輕質(zhì)高強(qiáng)材料。 實踐證明，鉛板、鉛皮制品盡管抗核輻射效果較佳，但搭建屏蔽系統(tǒng)時使用量大，搭建難度大，工作效率低，產(chǎn)生廢料多，潛在風(fēng)險大；且鉛板制品適形性差，不能彎折，不適合管道、閥門等特形設(shè)備的屏蔽，操作不慎易掉落傷人或損壞設(shè)備。而鉛粉與橡膠、聚乙烯發(fā)泡材料混和復(fù)合而成的制品、涂料和膠粘劑，雖具有一定的柔性，但由于鉛粉顆粒易積聚，難以在基料中混和均勻，故屏蔽性能不均勻，且鉛當(dāng)量低、橡膠和聚乙烯等易老化，影響屏蔽效果，給工作人員帶來被輻射的危險。鉛等重金屬做成的空心微珠輕質(zhì)高強(qiáng)材料，雖抗核輻射性能優(yōu)，但造價高、成本大，一般用于核能火箭發(fā)動機(jī)防核輻射外泄。發(fā)明人經(jīng)過進(jìn)一步研究，如能以鉛絲替代厚重的鉛板、鉛皮，制成片式屏蔽制品的芯層，則能克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種具有一定延伸性和強(qiáng)度的鉛絲生產(chǎn)用合金棒。
本發(fā)明主要成分為鉛，其特征是在合金棒總質(zhì)量在鉛含量> 99. 78%，銅含量為 0. 002 0. 003%，鎢含量為0. 002 0. 003%，銻含量;^ 0. 0001%，鎘含量；^ 0. 0003%，鉍含量彡 0. 005%。本發(fā)明合金棒經(jīng)進(jìn)一步加工可形成任意連續(xù)長度的鉛纖維絲，其直徑可控范圍在 0. OOlmm 1. 0mm，抗拉強(qiáng)度彡6-14kgf/mm2,以滿足經(jīng)緯編織成型的需求。鉛當(dāng)量提高25% 且可調(diào) 范圍大，屏蔽效果提高42%，放射性工作現(xiàn)場維護(hù)人員受照時間減少50%。由于具有良好的物理一力學(xué)性能(韌性、熱穩(wěn)定性、耐蝕性等)，故對X、Y射線吸附性和不易穿透性明顯提高，還可通過編織延壓形成片狀屏蔽制品的芯層，減少技術(shù)廢料60%，節(jié)約原材料 50%，節(jié)約能源30%。在不降低防輻射功能的前提下，使鉛衣或鉛屏的用材節(jié)省、重量減輕。本發(fā)明的另一目的在于提出核輻射屏蔽制品用鉛合金棒的生產(chǎn)方法
先將工業(yè)用鉛錠加熱熔化后，依次加入硝和固體氫氧化鈉進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，去除反應(yīng)生成的浮渣后，再加入銅和鎢，形成合金棒熔料，最后將合金棒熔料澆注于模具內(nèi)，經(jīng)冷卻定形成合金棒。由于工業(yè)用鉛錠的純度最多只有98%，其中存在一定量的有害雜質(zhì)元素。實踐證明，抗核輻射生物屏蔽制品中鉛的純度越低，有害物質(zhì)Bi、Sb、Sn、As、Cu、Ag等元素含量過高，則鉛的當(dāng)量越小，屏蔽效果越差，韌性、熱穩(wěn)定性、拉力強(qiáng)度、耐蝕性、對Y射線吸附性和防穿刺性等性能越低。本發(fā)明采用以上工藝方法既去除或降低了鉛原材料中有害雜質(zhì)元素的含量，又提高了鉛合金中鉛的純度，使鉛合金棒的物理性質(zhì)滿足抗核輻射和纖維化的要求。
具體實施例方式1、稱量
分別稱量工業(yè)用鉛錠1000kg、硝11. 5kg、固體氫氧化鈉13kg、銅6. 5kg、鎢3. 5kg。2、合金棒的生產(chǎn)過程
1)將工業(yè)用鉛錠投入熱熔爐，升溫至350°C以上，使其完全熔化，向熱熔爐投入硝，攪拌反應(yīng)后，去除上面的浮渣，再向熱熔爐內(nèi)加入固體氫氧化鈉，撐拌反應(yīng)后，去除上面的浮渣。2)向去除浮渣的熱熔爐再投入銅和鎢，繼續(xù)加熱攪拌，形成合金棒熔料。3)檢測，取少量合金棒熔料，經(jīng)分析在合金棒總質(zhì)量在鉛含量> 99. 78%，銅含量為 0. 002 0. 003%，鎢含量為0. 002 0. 003%，銻含量;^ 0. 0001%，鎘含量；^ 0. 0003%，鉍含量彡 0. 005%。4)將合金棒熔料通入模具，制成圓棒狀核輻射屏蔽制品用合金棒。3、鉛纖維絲的生產(chǎn)
將合金棒夾持在車床上，以刀具車加工，形成連續(xù)的鉛纖維絲。檢測鉛纖維絲的直徑為0. Olmm 1. 0mm，抗拉強(qiáng)度彡6-14kgf/mm2。4、鉛纖維絲去油清洗
將鉛纖維絲浸泡在去油清潔劑內(nèi)清洗后，干燥，去除水分。5、鉛衣芯或鉛屏芯的制作
先制成鉛衣芯或鉛屏芯的木模，向模具內(nèi)均鋪鉛纖維絲，在模具上方壓入木模定型，形成鉛纖維絲片。

取出定型后的鉛纖維絲片，采用天然橡膠漿液噴涂。將噴涂后的鉛纖維絲片置于金屬模具內(nèi)，于160 200°C高溫硫化機(jī)內(nèi)，在300kg 硫化壓力條下件，作用350 450秒后，冷卻至常溫。從合模中取出硫化的芯片。將芯材縫合在紡織布料內(nèi)，制成鉛衣或鉛屏。
權(quán)利要求
1.核輻射屏蔽制品材料鉛合金棒，主要成分為鉛，其特征在于在合金棒總質(zhì)量在鉛含量> 99. 78%，銅含量為0. 002 0. 003%，鎢含量為0. 002 0. 003%，銻含量;^ 0. 0001%, 鎘含量< 0. 0003%，鉍含量;^ 0. 005%。
2.一種如權(quán)利要求1所述核輻射屏蔽制品材料鉛合金棒的生產(chǎn)方法，其特征在于先將工業(yè)用鉛錠加熱熔化后，依次加入硝和固體氫氧化鈉進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，去除反應(yīng)生成的浮渣后，再加入銅和鎢，形成合金棒熔料，最后將合金棒熔料澆注于模具內(nèi)，經(jīng)冷卻定形成鉛合金棒。
全文摘要
核輻射屏蔽制品材料鉛合金棒及其生產(chǎn)方法，涉及核防輻射技術(shù)，先將工業(yè)用鉛錠加熱熔化后，加入硝和固體氫氧化鈉進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，去除反應(yīng)生成的浮渣后，再加入銅和鎢，形成合金棒熔料，最后將合金棒熔料澆注于模具內(nèi)，經(jīng)冷卻定形成核輻射屏蔽制品材料鉛合金棒。經(jīng)進(jìn)一步加工可形成任意連續(xù)長度的鉛纖維絲，通過編織延壓形成片狀屏蔽制品的芯層，減少技術(shù)廢料60%，節(jié)約原材料50%，節(jié)約能源30%。在不降低防輻射功能的前提下，使鉛衣或鉛屏的用材節(jié)省、重量減輕。
文檔編號C22C11/04GK102220515SQ20111007525
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者于徐生, 葉肇云, 孫霞 申請人:揚(yáng)州錦江有色金屬有限公司