CN103943162B - 重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核辐射防护用品及其制备方法，特别地涉及一种重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块及其制备方法。所述铅屏蔽块包括多层叠压铅箔，其上开设有用于将所述铅屏蔽块套设在燃料通道上的定位孔，所述多层叠压铅箔的外侧边以及所述定位孔内壁面上设有硅橡胶层。所述铅屏蔽块的制备方法包括：多层叠加铅箔的制备；使用硅橡胶包裹多层叠加铅箔；模压成型，得到铅屏蔽块。本发明的铅屏蔽块可无损燃料通道，自重较轻，易于制备，且易于安装和使用。

Description

重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块及制备方法

技术领域

本发明涉及一种核辐射防护用品及其制备方法，特别地涉及一种重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块及其制备方法。

背景技术

端面屏蔽在核电站尤其是重水反应堆核电站的辐射防护中占据举足轻重的地位，此处的“端面”是指重水堆核电站燃料通道末端、由相同大小的管道所组成的呈纵深状的立面。在重水队核电站的大修期间，大量的检修工作集中于燃料通道端面及其周边区域，而燃料通道端面的辐射剂量水平很高，据统计，每次大修约有80%的外照辐射来自于端面区域及端面相关区域，这导致端面维修人员及工作人员所受辐射剂量偏高。更为重要的是，随着机组运行时间的延长，端面相关区域的辐射水平仍会进一步增大，这无疑成为核电站辐射防护工作应重点关注和研究的区域，也是降低端面区域维修人员和日常工作人员集体剂量的关键和重点所在，更是目前该科研领域的研究热点。

铅因其具有较高的原子序数、价格相对低廉，能够有效地屏蔽γ射线而成为最为常用的防护屏蔽金属，在核辐射领域和场所得到了广泛应用。正因如此，在重水核电反应堆燃料通道端面射线屏蔽的应用中，原来一般通过绳索将常温滚压成型铅板悬吊在通道上，以起到屏蔽核辐射、保护操作人员的作用。

但采用这种铅板屏蔽块存在如下的诸多弊端：

1. 为避免损伤燃料通道外表面，需要十分谨慎小心操作，悬挂难度大、消耗时间长，不符合厂区安全施工规范；

2. 铅板块之间常存在较大缝隙而导致射线泄露，从而出现辐射风险，无法实现整个端面一体化的整体射线屏蔽效果；

3. 因铅板外表较硬，悬挂于高处的铅板万一发生意外掉落，容易砸伤工作人员或者对设备造成损伤，存在较大的安全隐患；

4. 铅板在使用过程中容易导致表面玷污且不易去污，从而导致报废量较大，且可对环境造成一定程度的污染；

5. 铅板在使用过程中容易弯曲变形，且难以恢复原形，导致了额外的铅板消耗，且加大了吊装过程中的操作难度。

针对上述铅块的弊端，国内外进行了很多研究和实践，并取得了一些成果。

例如，在国外的核工业端面屏蔽应用中，研究开发了新型的屏蔽材料，这种材料是通过铅粉与硅橡胶均匀混压得到的混凝物。虽然这类混凝物可以较好地克服常温滚压成型铅板的诸多弊端，但仍存在严重缺陷：

（1）在其制备过程中，涉及到将铅粉与硅橡胶在一定比例下混合模压，所需工艺复杂，铅粉加工过程污染严重；

（2）成品虽然可保持胶体原有的柔软性，但无法提供较大的铅粉比例，从而使成品的铅当量低，为了提供足够的铅当量，需要加大材料用量，导致采用这种材料制成的屏蔽块重量比同等铅当量的铅块重量大很多。这样会加重运输和升降设备的负荷，更重要的是会加重操作人员在屏蔽块运输和装吊过程中的工作强度，延长屏蔽工程安装时间，增加了操作人员受到辐射的风险；

（3）该材料制作工艺繁琐复杂，且在保证同等铅当量情况下，所需硅橡胶较多，因此制造成本较高，不利于产品的应用和推广。

又例如，在国内的核工业端面屏蔽应用中，研究开发了新型的铅屏蔽块。《中国核工业》2011年11期《反应堆端面燃料通道整体屏蔽技术研究》披露了一种采用阻燃型硅橡胶层和由10层铅箔叠合内层的屏蔽块结构。该屏蔽块因外包硅橡胶层和内叠合铅箔，使屏蔽块可以较小自重保持较大有效铅当量，同时还可以获得一定的柔软性，即使意外跌落或碰撞燃料通道，也不会对燃料通道和地面设备造成损伤，从而具有更高的安全性。但是该屏蔽块也存在一些不足：

（1）这些数量众多的屏蔽块固定在燃料通道端面区域需要额外的支架/吊架进行辅助固定，因此除了要转运屏蔽块进入站内，还需要将固定支架等转运进入站内。然而核电站对进入站内物料的尺寸、重量、种类等是有严格限制的，而且核电站检修期间正是反应堆厂房和其他工作器具和材料转运密集区间，因此额外的支架或吊架组件无疑会增加端面屏蔽工程的工作量并造成转运工具资源紧张，而且会延长人员滞留时间，加大辐射风险。

（2）回型性和高温低温下的抗老化性能仍不能满足要求，从而导致重复使用性能和稳定性能较差，更换频繁，增大了经营成本。

因此，对于研发一种可无损燃料通道、自重较轻、易于制备且安装和使用安全方便的燃料通道屏蔽块，对于已经进入检修周期的我国核工业而言是需要迫切解决的技术难题之一。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种可无损燃料通道、自重较轻、易于制备且安装和使用安全方便的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块。

本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，发明出安装使用更加安全的屏蔽块结构，同时还发现可通过在特定条件下，使用硅橡胶包裹经过深加工得到的多层叠合铅箔，而最终得到一种性能优异的铅屏蔽块，从而完成了本发明。

具体而言，本发明的技术方案和内容涉及如下多个方面。

第一方面，本发明涉及一种重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块，所述铅屏蔽块包括多层叠压铅箔，其上开设有用于将所述铅屏蔽块套设在燃料通道上的定位孔，所述多层叠压铅箔的外侧边以及所述定位孔内壁面上设有硅橡胶层。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述铅屏蔽块可呈矩形，例如长方形或正方形，所述定位孔优选位于该矩形的中心位置。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述多层叠压铅箔的外表面均通过粘合和/或模压成型而包裹覆盖有硅橡胶层。

在该方式中，“粘合和/或模压成型”的含义是指可单独通过粘合进行包裹覆盖，或单独通过模压成型进行包裹覆盖，或者通过粘合和模压成型两种方式的结合进行包裹覆盖，优选通过粘合和模压成型两种方式的结合包裹覆盖硅橡胶层。

在该方式中，多层叠压铅箔的所有外露表面均被硅橡胶层所包裹覆盖，包括最上层铅箔的上表面、最下层铅箔的下表面、多层叠压铅箔的外周侧边、定位孔的内壁面上都覆设有硅橡胶层。通过如此包裹覆盖，整个多层叠压铅箔被硅橡胶层完整地全部包裹起来，而成为一个硅橡胶层整体。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述硅橡胶层的厚度为2-15mm，非限定性地例如可为2 mm、4 mm、6 mm、8 mm、10 mm、12 mm或14 mm。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述多层叠压铅箔两相对平面上的硅橡胶层厚度，大于所述多层叠压铝箔外侧边处硅橡胶的层厚度，以及大于所述定位孔内壁面处硅橡胶层的厚度。

在该方式中，所述“多层叠压铅箔两相对平面”是指最上层铅箔的上表面和最下层铅箔的下表面。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述多层叠压铅箔两相对平面的表面进行了雾化处理。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，雾化处理后的所述多层叠压铅箔外表面上涂覆有硅橡胶-金属胶粘剂，所述硅橡胶层通过该硅橡胶-金属胶粘剂粘附在所述多层叠压铅箔的外表面上。所述“胶粘剂”也称为“粘合剂”，两者具有和/或指代相同的含义。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述铅屏蔽块的重量为2-15kg，非限定性地例如可为2 kg、4 kg、6 kg、8 kg、10 kg、12 kg 14 kg。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述硅橡胶层的硬度为30-80邵尔硬度，非限定性地例如可为30邵尔硬度、40邵尔硬度、50邵尔硬度、60邵尔硬度、70邵尔硬度或80邵尔硬度。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述多层叠压铅箔的叠压层数并没有特别的限定，可根据实际操作需求(铅当量需求)而合适确定，例如可为2-20层，该范围包括了其中的任何具体点值，如3层、5层、7层、9层、11层、13层、15层、17层或19层。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述多层叠压铅箔中的每层铅箔的厚度为0.1-1.0 mm，该范围包括了其中的任何具体点值，如0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm、0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm或1 mm。

在本发明的所述铅屏蔽块中，作为一种实施方式，所述硅橡胶层材料为食品级硅橡胶，或者为如下方法制备得到的硅橡胶：将食品级硅橡胶、硅橡胶阻燃剂加入混炼机中进行密炼，使之混炼均匀而得到的硅橡胶。两者的用量为本领域中公知的用量，只要使得所得硅橡胶具有阻燃效果及所需硬度即可。

在该方式中，所述硅橡胶阻燃剂可为本领域公知阻燃剂中的任意一种或任意多种的组合，非限定性地，例如可例举无机阻燃剂，如三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、含硼阻燃剂如水合硼酸锌和偏硼酸钡、含钼阻燃剂如三氧化钼和硝酸钼；有机阻燃剂，如四溴邻苯二甲酸酐、十溴二苯醚、六溴苯、磷酸三辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯、四溴双酚A双(羟乙氧基)醚、四溴双酚A烯丙基醚等。

第二方面，本发明涉及上述重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1). 多层叠加铅箔的制备；

(2). 使用硅橡胶包裹多层叠加铅箔；

(3). 模压成型，得到所述铅屏蔽块。

在本发明的所述制备方法中，作为一种实施方式，所述步骤(1)包括如下步骤：

(1.1) 铅的提纯

将原料铅加热至330℃-350℃熔融，并以3-5℃/分钟的升温速度升温至370-390℃，期间进行搅拌，并完全去除漂浮于铅液上部的杂质；

(1.2) 铅板浇灌成型

将步骤(1.1)的铅液浇灌至模具中，并自然冷却，得到厚度为1-2 cm的铅板；

(1.3) 铅板冷轧

使用冷轧设备，于常温下将步骤(1.2)的铅板进行轧制，得到厚度为0.1-1 mm的铅箔；

其中，轧制次数并没有特别的限定，只要使得所得铅箔致密均匀，其中不存在气泡即可。

(1.4) 铅箔叠加

将步骤(1.3)的铅箔切割成相同尺寸并在中心切割出同等尺寸的定位孔，然后进行叠加，得到多层叠加铅箔。其层数可根据需要进行合适选择，例如可为2-20层。

在本发明的所述制备方法中，作为一种实施方式，所述步骤(2)具体为：使用硅橡胶全部或部分包裹多层叠加铅箔。

在该方式中，“全部包裹多层叠加铅箔”的含义即多层叠压铅箔的所有外露表面均被硅橡胶层所包裹覆盖，包括最上层铅箔的上表面、最下层铅箔的下表面、多层叠压铅箔的外周侧边、定位孔的内壁面上都覆设有硅橡胶层。通过如此包裹覆盖，整个多层叠压铅箔被硅橡胶层完整地全部包裹起来，而成为一个硅橡胶层整体。

在该方式中，“部分包裹多层叠加铅箔”的含义例如可指多层叠压铅箔的外侧边以及所述定位孔内壁面上设有硅橡胶层。

在该方式中，任选地，可在包裹之前将所述多层叠压铅箔两相对平面的表面进行雾化处理以加强所述硅橡胶层与铅箔表面的粘结程度。

在该方式中，更优选地，在雾化处理后，对多层叠压铅箔的包裹处表面上涂覆硅橡胶-金属胶粘剂(具体种类或列举可见下述“产品结构实施例2”)，从而将硅橡胶层通过该硅橡胶-金属胶粘剂粘附在所述多层叠加铅箔的包裹表面上。

在本发明的所述制备方法中，作为一种实施方式，所述步骤(3)具体如下：

将步骤(2)所得的包裹后多层叠加铅箔进行模压成型，其中，上模温度为150-175℃，下模温度为160-190℃，压力为180 T(即180吨)，模压时间为10-30分钟，从而得到了本发明包括多层叠压铅箔和硅橡胶层的所述铅屏蔽块。

在本发明中，除非另有说明和/或规定，“多层叠加铅箔”与“多层叠压铅箔”具有不同的指代含义，前者是指将铅箔叠加后得到的未进行模压成型处理的多层铅箔，而后者是指将所述“多层叠加铅箔”进行模压成型处理后得到的更为紧密的多层铅箔。

本发明的上述方法以及由此制得的本发明燃料通道端面铅屏蔽块，具有如下优点：

1. 在发生非破坏性变形后，仍能恢复原形，即具有良好的回型性。

2. 由于外层硅橡胶的使用和包裹，使得所述铅屏蔽块与端面管道的接触处柔软且富有弹性，不会发生硬性碰撞、磨损或损坏。同时，由于硅橡胶的的存在，其不易玷污，更易清洗，且防火阻燃。

3. 与铅粉加工工艺相比，本发明的铅箔成型工艺更为环保、易于操作，且可根据不同铅当量的实际需要，可合适设置铅箔的层数，具有更广泛的适用性和灵活性。

4. 可获得更高的铅当量，由于采用了铅提纯、冷轧、模压成型等处理，使得铅箔的物理形态更为均一，质量更为均匀，从而比相同厚度的单一铅板具有更高的铅当量，辐射防护和屏蔽效果更佳，从而进一步减轻了铅屏蔽板的重量，这又反过来促进了操作的便利性和可控性。

5. 由于特定硅橡胶层的阻燃、隔热和保护作用而具有更为宽泛的适用温度，可在-60℃至250℃的温度范围内使用，从而适应不同的苛刻环境，具有良好的环境适应性和长期稳定性。

由于上述的诸多优点，本发明的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块及其制备方法，在工业应用、核辐射防护等方面具有广阔的应用前景和巨大的经济效益潜力。

附图说明

图1是产品结构实施例1的铅屏蔽块的俯视图。

图2是产品结构实施例1的铅屏蔽块的剖切示意图。

图3是产品结构实施例2的铅屏蔽块的俯视图。

图4是产品结构实施例2的铅屏蔽块的剖切示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明。

产品结构实施例1

如图1、图2所示，本实施例的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块包括多层叠压铅箔10，该多层叠压铅箔10上开设有用于将铅屏蔽块套设在燃料通道上的定位孔19，且多层叠压铅箔10的外侧边13以及所述定位孔19内壁面14上设有硅橡胶层21、22。即多层叠压铅箔10的上表面11、下表面12除了与外侧边13和定位孔19内壁面14接合部位的一部分表面覆盖有硅橡胶层以外，其余大部分表面均为被硅橡胶层包裹覆盖。本实施例的硅橡胶层采用部分包裹的方式包裹覆盖多层叠压铅箔10的重要部位，防止多层叠压铅箔10损伤燃料通道和其他设备。硅橡胶层可以通过模压或粘合剂附着在多层叠压铅箔10上。

铅箔具有很好的柔软度，采用薄柔软的铅箔叠加形成的多层叠压铅箔10能有效减弱成品在跌落时候内部金属对外包裹硅橡胶的作用力，减小损伤。而且多层叠合的铅箔发生变形后仍然较容易恢复原型。

设置定位孔19的好处在于：在使用时，多层叠压铅箔10的定位孔19套设在燃料通道（图未示）上，无需外部辅助吊架或支架，即可将铅屏蔽块套设固定在燃料通道上。只要结合燃料通道的间隔布局，设计好与燃料通道的数量相应的铅屏蔽块的尺寸，就可以使得各个燃料通道在套设铅屏蔽块后，与其周围相邻燃料通道之间的间隔空间被相应的相邻铅屏蔽块所封堵，从而使整个燃料通道端面被完整阻隔屏蔽。

此外，在多层叠压铅箔10的定位孔19内壁面14上设置硅橡胶层的好处在于：当铅屏蔽块套设在燃料通道的外管壁上时，多层叠压铅箔10定位孔19内壁面14上的硅橡胶层21将与燃料通道的外管壁面挤压接触。由于硅橡胶较软且具有一定弹性，因此可以防止铅屏蔽块对燃料通道外表造成刮伤损坏。

虽然本发明的铅屏蔽块虽然设计成穿套在燃料通道外管壁上，未能阻挡燃料通道末端的端口处区域，但实际上由于燃料通道内一般内置有燃料棒屏蔽盖，而端口处还设有封堵盖，经实际测量，燃料通道末端部区域的辐射剂量非常小，在安全规范可接受范围内，因此使用本发明的铅屏蔽块来屏蔽燃料通道端面，是符合安全规范要求的。也就是说，使用本发明铅屏蔽块搭建端面屏蔽工程，不仅简便快速，可减少转运进入核电站内部物料，而且还端面屏蔽效果还可以符合有关方面的要求。

假设燃料通道为纵横规律分布，水平方向上的燃料通道间隔距离为a，竖直方向上的燃料通道的间隔距离为b，则铅屏蔽块可设计成规则的矩形，使其中一相对侧边的长度为a，另一相对侧边的长度为b。在安装时，铅屏蔽块长度为a的侧边平行于水平方向，长度为b的侧边平行于竖直方向。

本实施例的铅屏蔽块呈矩形，所述定位孔19位于该矩形的中心位置。为防止已经套装好的铅屏蔽块转动，给相邻燃料通道的铅屏蔽块的套装造成干扰和阻碍，可以进一步将多层叠压铅箔10的定位孔19设置在中央位置，使铅屏蔽块的重心位于定位孔19的轴线上，以加强铅屏蔽块套装在燃料通道时的稳定性。

本实施例的铅屏蔽块重量为2-15kg，硅橡胶层的厚度为2-15mm，硅橡胶层的硬度为30-70邵尔硬度。根据实践经验统计，若铅屏蔽块大于15kg斤，则操作人员安装10-15个左右就会感到疲惫需要休息，拖慢端面屏蔽工程的安装进度和速度，而核电站工作环境辐射水平较高，对屏蔽工程安装时间有严格要求。在保证足够铅当量的前提下，应尽量减低单个铅屏蔽块的重量，因此硅橡胶层的厚度并不是越厚越好。若硅橡胶层的硬度过小，一来铅屏蔽块的回型性较差，二来为了避免内部的多层叠压铅箔10刺穿硅橡胶层，那么就需要增加硅橡胶层的厚度，加重铅屏蔽块的重量。若硅橡胶层硬度过大，则铅屏蔽块的回型性将较差，在弯折一定角度后将无法恢复原状。因此，硅橡胶层需要取得厚度与硬度的平衡。

本实施例的硅橡胶层材料可以采用食品级硅橡胶，或者为如下方法制得的硅橡胶。

产品结构实施例2

如图3、图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的硅橡胶层采用“全包裹”方式，多层叠压铅箔30的外表面均通过模压成型和/或粘合方式而包裹覆盖所有的硅橡胶层40。即多层叠压铅箔的外露表面均被硅橡胶层所包裹覆盖，包括最上层铅箔的上表面31，最下层铅箔的下表面32，多层叠压铅箔的外周侧边33、定位孔39的内壁面34上都覆设有硅橡胶层40。为多层叠压铅箔提供全面的保护，在加强屏蔽块强度的同时，还可以加强铅屏蔽块的整体性和回型性。本实施例的制备/制作方法可以参考下述实施例。

此外，多层叠压铅箔的两相对平面（即最上层铅箔的上表面31和最下层铅箔的下表面32）上的硅橡胶层厚度，大于所述多层叠压铝箔外侧边33处硅橡胶的层厚度，并大于所述定位孔39内壁面34处硅橡胶层的厚度。多层叠压铝箔外侧边33处硅橡胶的层厚度和定位孔39内壁面34处硅橡胶层的厚度只要满足不损伤燃料通道和其他设备即可，但是多层叠压铅箔两相对平面的由于面积要远大于其外周侧边和定位孔内壁面的面积，其厚度对铅屏蔽块的整体性和回型性影响更大。为了保证铅屏蔽块的回型性，需要加厚多层叠压铅箔两相对平面上的硅橡胶层厚度，致使多层叠压铅箔两相对平面上的硅橡胶层厚度会相对较大。

进一步地，多层叠压铅箔两相对平面的表面经雾化处理，以加强所述硅橡胶层与铅箔表面的粘结程度。

进一步地，在雾化处理后，多层叠压铅箔的外表面还可以涂覆例如喷涂硅橡胶-金属胶粘剂，以加强硅橡胶层与多层叠压铅箔之间的附着力。在多层叠压铅箔的外表面涂覆（可用手工或设备均匀喷涂）胶粘剂，除了可以加强硅橡胶层对铅箔表面的附着，还可以起到隔离硅橡胶层与铅箔防止两者发生反应产生有毒物质，并减弱两者之间的粘结强度。所述硅橡胶-金属胶粘剂可为热硫化胶粘剂如尼龙热硫化胶粘剂、聚氨酯热硫化胶粘剂等，作为非限定性的具体例举，可列举Primer 607胶粘剂、CILBOND 80C胶粘剂、Chemlok 252X胶粘剂、Chemlok 220胶粘剂、chemosill 225胶粘剂、cilbond 24胶粘剂、cilbond 89胶粘剂、cilbond 33胶粘剂、cilbond 36胶粘剂等，优选Primer 607胶粘剂。

制备例1：多层叠加铅箔的制备

(1.1) 铅的提纯

将原料铅加热至330℃，然后以3℃/分钟的升温速度升温至370℃，使其熔融，期间持续搅拌，并使用刮板去除漂浮于铅液上部的杂质，直至无漂浮物为止。

(1.2) 铅板浇灌成型

将步骤(1.1)的铅液浇灌至模具中，并自然冷却，得到厚度为1 cm的铅板。

(1.3) 铅板冷轧

使用冷轧设备，于常温下将步骤(1.2)的铅板进行反复轧制，直至均匀致密且其中无气泡存在，得到厚度为0.1 mm的铅箔；

(1.4) 铅箔叠加

将步骤(1.3)的铅箔切割成相同尺寸并在中心切割出同等尺寸的定位孔，然后进行叠加，得到多层叠加铅箔，分别得到总层数为5层、10层、15层和20层的叠加铅箔。

制备例2：多层叠加铅箔的制备

(1.1) 铅的提纯

将原料铅加热至340℃成凝胶状，然后以4℃/分钟的升温速度升温至380℃，使其熔融，期间持续搅拌，并使用刮板去除漂浮于铅液上部的杂质，直至无漂浮物为止。

(1.2) 铅板浇灌成型

将步骤(1.1)的铅液浇灌至模具中，并自然冷却，得到厚度为1.5 cm的铅板。

(1.3) 铅板冷轧

使用冷轧设备，于常温下将步骤(1.2)的铅板进行反复轧制，直至均匀致密且其中无气泡存在，得到厚度为0.5 mm的铅箔；

(1.4) 铅箔叠加

将步骤(1.3)的铅箔切割成相同尺寸并在中心切割出同等尺寸的定位孔，然后进行叠加，得到多层叠加铅箔，分别得到总层数为5层、10层、15层和20层的叠加铅箔。

制备例3：多层叠加铅箔的制备

(1.1) 铅的提纯

将原料铅加热至350℃成凝胶状，然后以5℃/分钟的升温速度升温至390℃，使其熔融，期间持续搅拌，并使用刮板去除漂浮于铅液上部的杂质，直至无漂浮物为止。

(1.2) 铅板浇灌成型

将步骤(1.1)的铅液浇灌至模具中，并自然冷却，得到厚度为2 cm的铅板。

(1.3) 铅板冷轧

使用冷轧设备，于常温下将步骤(1.2)的铅板进行反复轧制，直至均匀致密且其中无气泡存在，得到厚度为1 mm的铅箔；

(1.4) 铅箔叠加

将步骤(1.3)的铅箔切割成相同尺寸并在中心切割出同等尺寸的定位孔，然后进行叠加，得到多层叠加铅箔，分别得到总层数为5层、10层、15层和20层的叠加铅箔。

制备例4：用作外层的硅橡胶的制备

将硅橡胶、水合硼酸锌加入混炼机中进行密炼，使之混炼均匀，从而得到用作硅橡胶层的硅橡胶，命名为硅橡胶-1。

除将其中的水合硼酸锌分别替换为三氧化二锑、氢氧化铝、偏硼酸钡、硝酸钼、四溴邻苯二甲酸酐、十溴二苯醚、六溴苯、磷酸三辛酯、磷酸三甲苯酯、四溴双酚A双(羟乙氧基)醚、四溴双酚A烯丙基醚外，分别以相同制备方法而得到了作硅橡胶层的硅橡胶，分别命名为硅橡胶-2、硅橡胶-3、硅橡胶-4、硅橡胶-5、硅橡胶-6、硅橡胶-7、硅橡胶-8、硅橡胶-9、硅橡胶-10、硅橡胶-11和硅橡胶-12。

其中硅橡胶-1、硅橡胶-5和硅橡胶-9的硬度均为30邵尔硬度；硅橡胶-2、硅橡胶-6和硅橡胶-10的硬度均为45邵尔硬度；硅橡胶-3、硅橡胶-7和硅橡胶-11硬度均为60邵尔硬度；硅橡胶-4、硅橡胶-8和硅橡胶-12硬度均为75邵尔硬度。

实施例1：铅屏蔽块的制备

将制备例1得到的总层数为5层、10层、15层和20层的叠加铅箔，并对上表面、下表面进行雾化处理，然后对所有外表面喷涂选自“产品结构实施例2”中所列的一种硅橡胶-金属胶粘剂，最后分别用硅橡胶-1、硅橡胶-2、硅橡胶-3、硅橡胶-4进行完整包裹(即5层叠加铅箔用硅橡胶-1包裹、10层叠加铅箔用硅橡胶-2包裹、15层叠加铅箔用硅橡胶-3包裹和20层叠加铅箔用硅橡胶-4包裹)，然后分别进行模压成型处理，其中上模温度均为150℃，下模温度均为160℃，压力均为180 T，模压时间均为10分钟，硅橡胶层厚度均为4 mm，从而得到四种不层铅箔层数的铅屏蔽块。

实施例2：铅屏蔽块的制备

将制备例2得到的总层数为5层、10层、15层和20层的叠加铅箔，并对上表面、下表面进行雾化处理，然后对所有外表面喷涂选自“产品结构实施例2”中所列的一种硅橡胶-金属胶粘剂，最后分别用硅橡胶-5、硅橡胶-6、硅橡胶-7、硅橡胶-8进行完整包裹(即5层叠加铅箔用硅橡胶-5包裹、10层叠加铅箔用硅橡胶-6包裹、15层叠加铅箔用硅橡胶-7包裹和20层叠加铅箔用硅橡胶-8包裹)，然后分别进行模压成型处理，其中上模温度均为165℃，下模温度均为175℃，压力均为180 T，模压时间均为20分钟，硅橡胶层厚度均为8 mm，从而得到四种不层铅箔层数的铅屏蔽块。

实施例3：铅屏蔽块的制备

将制备例3得到的总层数为5层、10层、15层和20层的叠加铅箔，并对上表面、下表面进行雾化处理，然后对所有外表面喷涂选自“产品结构实施例2”中所列的一种硅橡胶-金属胶粘剂，最后分别用硅橡胶-9、硅橡胶-10、硅橡胶-11、硅橡胶-12进行完整包裹(即5层叠加铅箔用硅橡胶-9包裹、10层叠加铅箔用硅橡胶-10包裹、15层叠加铅箔用硅橡胶-11包裹和20层叠加铅箔用硅橡胶-12包裹)，然后分别进行模压成型处理，其中上模温度均为175℃，下模温度均为190℃，压力均为180 T，模压时间均为30分钟，硅橡胶层厚度均为12 mm，从而得到四种不层铅箔层数的铅屏蔽块。

性能测试

回型性

使用本领域中公知的回弹性测试仪测量实施例1-6中所得铅屏蔽块的回型性性能，结果见下表：

由上表可看出，实施例1-3中的所有铅屏蔽块均具有良好的回型性，即便是在高达30°的弯曲变形下，仍能完全恢复原形，显示出了优良的回型性能。

耐候性和抗老化性

<1>. 对实施例1-3中的所有铅屏蔽块在如下温度下进行低温和高温回型性能测试，从而考察它们的适用温度范围和外层硅橡胶是否老化，其中，在每个温度下分别测量弯曲度为10°、20°和30°的回型程度，结果见下表：

由此可见，即便是在-60℃至250℃的高温和低温范围内，本发明的所有铅屏蔽块仍具有良好的回型性，显示出了优良的耐候性能。

<2>. 在上述<1>的各个温度下维持60小时后，测量外层硅橡胶的老化程度，与初始时的性能进行比较，考察各个性能指标的变化率，结果见下表：

由上表可见，在-60℃至250℃的高温和低温范围内维持60小时后，本发明所有的外层硅橡胶的老化指标波动很小，表现出了优异的抗老化性能。因此，本发明所述铅屏蔽块可长时期稳定使用，具有良好的稳定性能。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块，所述铅屏蔽块包括多层叠压铅箔，其上开设有用于将所述铅屏蔽块套设在燃料通道上的定位孔，所述多层叠压铅箔的外侧边以及所述定位孔内壁面上设有硅橡胶层；所述铅屏蔽块呈矩形，所述定位孔位于矩形的中心位置；所述多层叠压铅箔的外表面均通过模压成型和/或粘合方式而包裹覆盖有硅橡胶层。

2.如权利要求1所述的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块，其特征在于：所述多层叠压铅箔两相对平面上的硅橡胶层厚度，大于所述多层叠压铝箔外侧边处硅橡胶层的厚度，以及大于所述定位孔内壁面处硅橡胶层的厚度。

3.如权利要求2所述的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块，其特征在于：所述多层叠压铅箔两相对平面的表面经雾化处理。

4.如权利要求3所述的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块，其特征在于：雾化处理后的所述多层叠压铅箔的外表面上涂覆有硅橡胶-金属胶粘剂。

5.如权利要求1-4任一项所述的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块，其特征在于：所述铅屏蔽块的重量为2-15kg，所述硅橡胶层的厚度为2-15mm，所述硅橡胶层的硬度为30-80邵尔硬度。

6.一种重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块的制备方法，包括如下步骤：

(1)多层叠加铅箔的制备；

(2)使用硅橡胶包裹多层叠加铅箔；

(3)模压成型，得到铅屏蔽块；

所述铅屏蔽块上开设有用于将所述铅屏蔽块套设在燃料通道上的定位孔，所述多层叠压铅箔的外侧边以及所述定位孔内壁面上设有硅橡胶层。

7.如权利要求6所述的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)包括如下步骤：

(1.1)铅的提纯

将原料铅加热至330℃-350℃熔融，并以3-5℃/分钟的升温速度升温至370-390℃，期间进行搅拌，并去除漂浮于铅液上部的杂质；

(1.2)铅板浇灌成型

将步骤(1.1)的铅液浇灌至模具中，并自然冷却，得到厚度为1-2cm的铅板；

(1.3)铅板冷轧

使用冷轧设备，于常温下将步骤(1.2)的铅板进行轧制，得到厚度为0.1-1mm的铅箔；

(1.4)铅箔叠加

将步骤(1.3)的铅箔切割成相同尺寸并在中心切割出同等尺寸的定位孔，然后进行叠加，得到多层叠加铅箔。

8.如权利要求6或7所述的重水核反应堆核电站核燃料通道端面铅屏蔽块的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的模压成型中，上模温度为150-175℃，下模温度为160-190℃，压力为180吨，模压时间为10-30分钟。