[发明专利]具防电离辐射的压力容器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种具防电离辐射的压力容器及其制造方法，压力容器包括筒体、分别安装在筒体相对两端的第一端盖和第二端盖，第一端盖上设有进液孔，第二端盖上设有出液孔；筒体包括内衬、设置在内衬外周面上的复合材料层；复合材料层由纤维和金属丝并股浸润树脂后沿着内衬的外周面缠绕形成。本发明的具防电离辐射的压力容器，具有轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀等优点，具备优良的屏蔽X射线、γ射线性能，可耐受较高的压力，实现结构/功能一体化，与重金属、混凝土、钢、铁等传统的压力容器相比，可达到显著减重减容及多功能、长寿命效果，并减少了有毒物质和污染物的排放，降低了对环境和生态的不良影响。

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种具防电离辐射的压力容器及其制造方法。

背景技术

近年来，随着核电行业发展，核电站放射性废物的安全处置已成为公众极为关注的问题。实现放射性废物减量化处理、放射性流出物的深度净化以及安全处置将带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益。对于核电站，放射性废水在放射性废物中所占比例很大，而采用吸附柱、膜技术等方法进行的放射性废水处理，通常需要在压力容器中进行，该类压力容器除了必须满足压力容器的通用性要求以外，还应达到很高的辐射屏蔽要求以保护操作人员安全和周边仪器设备的正常运行。对于可移动式放射性废水处理装置而言，更需要装置具有重量体积小、安装及使用简单、良好的可移动性和易维护性等特点。

核电技术产生的γ射线、中子辐射等均属于能量较高的电离辐射。目前，具有电离辐射屏蔽功能的传统压力容器以金属(如：不锈钢等)、重金属(如：铅等)、混凝土材料为主。传统防电离辐射材料具有诸多缺点：金属、重金属、混凝土均具有密度高、质量大的特点，移动性差；对于强腐蚀性废液和沿海工作环境，金属材料易被腐蚀，导致性能降低、寿命缩短；重金属毒性高，对环境有危害，且力学性能偏低；生产制造过程能耗高、制造周期长等。这已不能满足现代核设备、核设施对容器的质量轻、体积小、环境友好、多功能等要求。因此，设计具有防电离辐射功能、轻质、高强、耐腐蚀的结构/功能一体化压力容器具有重要意义和现实需求。

高性能连续纤维增强树脂基复合材料从材料角度而言具有轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀等优点，从制造角度而言具有工艺灵活、易于自动化制造和整体成型、耗能低等特点，从结构设计角度而言复合材料结构具有可设计性强、易于实现结构/功能一体化等优势，已在航空航天、石油化工、能源、交通等领域广泛应用。因此，对复合材料进行电离辐射屏蔽功能设计之后，具有以下几大优势：满足电离辐射屏蔽功能要求，且达到压力容器强度刚度要求，实现多功能、轻量化和小型化；耐受放射性废液腐蚀和工作环境的盐雾腐蚀等；装置轻便易于移动；易于自动化生产和整体制造，耗能低。

迄今为止，还未有防电离辐射功能的复合材料压力容器专利。针对目前在运核电厂放射性废液处理技术现状，进行复合材料装置研制以完善核电厂放射性废物处理系统，也可为新机组、新堆型核电厂的设计提供技术方案。因此，设计一种具有防电离辐射功能的复合材料制备的压力容器具有迫切需要和重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种满足轻质、高强、耐腐蚀的具防电离辐射的压力容器及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具防电离辐射的压力容器，包括筒体、分别安装在所述筒体相对两端的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上设有进液孔，所述第二端盖上设有出液孔；所述筒体包括内衬、设置在所述内衬外周面上的复合材料层；所述复合材料层由纤维和金属丝并股浸润树脂后沿着所述内衬的外周面缠绕形成。

优选地，所述内衬为轻金属内衬或者纤维增强树脂复合材料内衬。

优选地，所述纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及芳纶纤维中的一种或多种；

所述树脂包括以下组分：树脂基体、固化剂、触变剂以及功能体屏蔽填料；所述树脂基体为热固性树脂；所述功能体屏蔽填料包括稀土氧化物、重金属及其化合物粉体中的一种或多种；所述触变剂为白炭黑。