核电站的安全是至关重要的核能源领域。核电站是一个至关重要的元素的坚固的屏蔽门安装在关键领域。一项研究发表在能源研究前沿提出了新型高温材料研究这些关键电厂基础设施元素。亚博网站下载
研究耐高温屏蔽材料的屏蔽门的核电站。图片来源:Parilov / Shutterstock.com
核防护的重要性
在原子时代的早期,潜在的辐射导致死亡被发现。这一发现导致了迫切需要创建有效的屏蔽材料和基础设施核电站确保工人和环境的安全,以及保护重要设备以外的保护区域。app亚博体育亚博网站下载
样本lead-boron聚乙烯屏蔽复合。图片来源:小林,L et al .,在能源研究前沿
的元素需要屏蔽包括反应堆的核电站,压力阀,主电路系统。传统材料用于屏蔽门包括硼钢亚博网站下载,环氧树脂,lead-boron聚乙烯。因为屏蔽门接近放射性地区,他们必须设计承受水平升高的温度、湿度、辐射。
正因为如此,屏蔽材料不仅要显示优越的机械性能,从辐照性亚博网站下载能和耐老化和热液压力对其推荐20年的使用寿命。他们还必须能够承受极端温度高达190oC当失水事故(轨迹)。
屏蔽门和材料受到强烈的48小时轨迹模拟之亚博网站下载前被批准在核电站安装。在这个时期之后,屏蔽门必须保持完整并显示没有明显的变形。他们还必须易于维护和替换,并且所有性能指标必须在可接受的范围。
结合材料屏蔽门亚博网站下载
最优设计的屏蔽门核电站结合不同的材料来防止中子和伽马辐射。亚博网站下载亚博网站下载材料如铅吸收和散射伽马射线通过影响康普顿效应和光电效应,和减缓快速中子非弹性散射。高碳含量聚乙烯可以进一步温和的中间通过弹性散射中子,然后吸收10碳化硼的B。
环境条件测试参数的模拟设计基础事故。图片来源:小林,L et al .,在能源研究前沿
然而,聚乙烯屏蔽材料表现出较低的熔化温度和热变形温度,这意味着他们不抵抗温度亚博网站下载升高引起的失水事故。这将导致机械变形材料的软化和飞溅等,影响屏蔽效能,增加辐射泄漏的风险。亚博网站下载
即使他们都配有防护元素如铅或钢板,温度仍然可以达到超过安全水平表面上的聚乙烯材料。亚博网站下载
提高辐射屏蔽材料亚博网站下载
探讨如何提高辐射屏蔽门的热阻和机械特性,这项研究发表在能源研究前沿提出了一个复合lead-born聚乙烯屏蔽材料。这种材料将表现得更好在酷热的失水事故场景和防止辐射泄漏,改善核电站的安全水平。
原料改性和优化组合设计进一步提高复合屏蔽材料的属性和性能的研究。门进行了严格的设计,综合性能测试和样品试验。华龙的屏蔽设计评估一个反应堆室正常和事故条件下平硐。
屏蔽材料的成分比例是根据蒙特卡罗方法和遗传算法。一个相对分子质量聚乙烯用于block-and-graft共聚在混合过程。这改善了材料的电阻升高温度和达到最大的屏蔽效应。
MCNP计算简化模型反应堆坑室的屏蔽门。图片来源:小林,L et al .,在能源研究前沿
修改分子选择顺丁烯二酸酐。这个修改分子优化均匀性和力学性能的元素如铅和碳化硼与聚乙烯混合。广泛的环境测试等因素进行了中子屏蔽性能的复合材料,其力学性能、耐水热irradiation-induced老化,性能的轨迹。
密集的测试结果显示的材料进行全面性能优越。屏蔽完整性是维持甚至严厉的大气温度的冷却剂丧失事故。是进一步demonstrate3d这部小说增加60毫米厚层材料对反应堆平硐屏蔽门伽马辐射剂量水平降低和中子水平五倍十倍。这是在分区要求屏蔽门。
未来
研究表明复合屏蔽材料,性能优越甚至灾难性的事故条件下显示。广泛使用的材料将大大改善的安全人员和保护敏感设备暴露于辐射的影响。app亚博体育
进一步的阅读
小林,L et al。(2021)研究耐高温屏蔽材料的屏蔽门的核电站(在线)前面。能源Res。| frontiersin.org。可以在:https://www.frontiersin.org/yabo214articles/10.3389/fenrg.2021.751654/full h1
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