核屏蔽材料鉛硼聚乙烯高溫熔融處理研究

李坤鋒，王子凡，劉春雨，方 廣，林 鵬，徐 凱

(1.中廣核研究院有限公司環境工程中心，深圳 518028；2.武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室，武漢 430070)

0 引 言

核電相比傳統發電方式來說具有能量密度大、運輸存儲方便、大氣污染小等特點，是一類清潔能源。然而，核輻射防護及核廢物處理一直是核領域關注的焦點[1]。例如，核反應堆在服役過程中，要防止各種輻射源對人體的危害，尤其要注意穿透力較強的γ射線和中子。產生中子輻射的核設施一般都會伴隨γ射線的產生，因此需要能同時屏蔽中子和γ射線的屏蔽材料。由于鉛對γ射線具有良好的屏蔽效果[2]，而含氫量較高的高分子聚乙烯和對熱中子吸收截面較大的硼對中子具有較好的屏蔽效果，因此，由鉛、硼以及聚乙烯復合而成鉛硼聚乙烯復合材料在核設施輻射防護方面得到廣泛應用[3-4]。

服役過程中的鉛硼聚乙烯易被Co、Sr等放射性核素污染，被污染的鉛硼聚乙烯需按照放射性廢物管理方式進行處理與處置。目前放射性廢物按照先固化再地質處置的方式進行處理。常用的固化方法包括水泥固化、瀝青固化、高溫熔融玻璃固化[5-6]。水泥固化和瀝青固化都是宏觀上對廢物簡單的包裹，阻止核素向外界遷移[7]。瀝青高溫易燃燒，水泥致密性差，而且水泥固化體體積一般都會比廢物原體積高1.5～2倍[8]，這兩種固化方法不僅減容效果欠佳，而且固化體化學穩定性較差，在長期地質環境中，固化體易腐蝕分解，核素溢出?！?br>