建立对放射性危害的有效防御——铅丸、铅毛及铅毛毡在核电厂中的应用

□ 王 奇 衷 斌 郝朋飞

在发展低碳经济的进程中，核电作为目前可以大规模使用的清洁能源，越来越得到重视。

为确保核电站工作人员及附近居民的安全，需要对核电站核岛进行放射性防护。铅作为一种屏蔽材料，在核电站和射线装置上有着大量且广泛的应用。铅质地柔软，抗张强度小，是良好的辐射屏蔽及敛缝材料。

结构简单 屏蔽有效

反应堆屏蔽设计的主要任务是在中子和射线源周围设置适当的屏蔽层，建立并保持对放射性危害的有效防御，以保护人员、社会和环境免受危害。

在一般核电站中，都大规模使用传统的混凝土和重混凝土作为屏蔽材料，重混凝土即在普通混凝土中添加高密度材料如铅、铁、铁矿石等。混凝土对中子和射线都有较好的防护效果，但是为达到设计屏蔽目标，屏蔽结构体积大。

因为堆芯有大量的中子慢化剂，从堆芯中泄漏出来的基本都是热中子，所以可以考虑用夹层板材结构，有效的对热中子和射线进行屏蔽。其中第一层为中子吸收材料，第二层为铅（铅粒），外围为结构材料。因为铅在温度高于260°时，会有明显的蠕变现象，需要对铅材料进行加固，避免因蠕变而引起的下流现象。热中子经过第一层材料后基本被吸收，产生大量射线，通过铅层后，射线也被衰减，还可以根据需要加入中子慢化材料。最后再根据屏蔽后能谱进行外围屏蔽设计。这样的屏蔽结构简单、体积小、可以模块化。尤其对于新型AP1000反应堆，采用铅作为屏蔽可以有效减小屏蔽结构尺寸，减少钢壳的尺寸。

在核电站中的典型应用

大丰市大奇金属磨料有限公司利用在金属磨料领域先进的技术优势，成功研发了用以辐射屏蔽和敛缝的精细铅丸、铅毛和铅毛毡。

铅丸铅丸密度大，流动性能好，因此不受被填充物形状和大小的限制。对于用作辐射防护的屏蔽塞、屏蔽门和新型夹层板材结构等其它建筑来说，铅丸是一种良好的空穴填充物。精细铅丸填充既能满足辐射防护的要求，又非常灵活，当需要拆卸或移动屏蔽塞或屏蔽门等时，能事先就地取出铅丸，使其更加方便。

铅毛由于其良好的延展性以及辐射屏蔽性能，通常作为一种敛缝连接和辐射防护的材料，可用于管道和法兰的连接以及屏蔽墙或天花板的敛缝等。另外，铅耐腐蚀、耐辐照性能好，可保证在核岛恶劣环境中起到长期有效地密封和辐射防护效果。铅毛使用方便，可以直接使用而不需要进行加热处理，避免了常规用铅液密封带来的一系列复杂操作。可根据缝隙的大小，将铅毛扭成相对应的铅绳直接填充，夯实即可，方便快捷且能保证密封效果。

铅毛毡铅毛毡的主要用途是辐射屏蔽。由于其柔软可变形等灵活性，铅毛毡在辐射防护中往往能起到意想不到的作用。在对高辐射剂量的管道等进行辐射屏蔽时，可直接用铅毛毡围上而把辐射剂量降低到所要求的范围，也可以用铅毛毡架子支撑在需要的地方。大奇金属磨料有限公司生产的铅毛毡采用符合美国联邦标准QQ-C-40 的C级标准的铅毛，经机器碾压均匀达到所需的密度，外面附以满足相关要求的PVC等纤维材料，外围经过电子焊接并且按照要求配有标准铜环。

在节能减排形势的推动下，中国核电发展进程加快，将进入自主化、批量化和规模化的高速发展阶段，方便有效的新型屏蔽结构的设计得到越来越多的应用。为达到良好的辐射防护效果，同时响应国务院引进、吸收、消化的方针政策的号召，大丰市大奇金属磨料有限公司的铅丸、铅毛和铅毛毡在生产及检验上严格按照国际标准执行，确保产品质量，为我国核电的发展贡献自己的力量。