【技术实现步骤摘要】
专利技术背景很显然，避免由全球变暖造成的环境灾难的唯一方式(只要不是回到工业革命之前的经济)是用一种基于核裂变的能源替代常规的能源。在将来的某一天，“脏的”基于裂变的能源可由清洁的基于聚变的体系替代，但目前核裂变似乎是唯一的选择。因为我们现在不知道用于消除核废料的任何方式，所以我们的目标必须是安全处理和包装这种废料。目前的核燃料循环有许多对环境有潜在不利影响的工序。其中包括核燃料的开采和制造，这些燃料的裂变和操作反应器存在的危险，废燃料的存储，和这些燃料的再循环或处理。很显然，人机工程学已经能够安全地控制反应器。实际的环境问题主要是由核废料的再循环和处理引起的。无论是对废燃料进行再加工以产生额外的可裂变材料(从长期供能的情况来看是最有效的一种替代方法)还是直接地简单处理废燃料，均有相当多的必须与环境隔离开来的高放射性物质。目前可利用的方法是将放射性材料深埋在地层下，在地层之下它们可自然地衰变成无害的程度。这些理想“埋葬”的材料必须在无监控或无人为监督的情况下保持与环境隔离。然而，任何人工土建的破坏都将造成放射性材料灾难性地释出。因此，不能简单地将废料倒在一地洞中。这些材料不断地产生热量，而且还可产生易爆炸的气体，主要是氢气。发射出的放射线蚀变和衰减了大多数材料。目前，最好途径是压缩废料以消除溶剂。然后将压缩的废料玻璃化或转变成一种稳定的形式以防止发生环境迁移。尽管如此，仍然存在的一个重要任务是，制备一种对放射性及通常由放射性废料产生的热和化学条件具有极好的耐受性的专用材料。理论上，这种材料具有辐射屏蔽性能且可用于屏蔽和包装经压缩后的废料。这种材料的另一个重...
【技术保护点】
一种耐辐射热固性组合物，其包含由第一种组合物和第二种组合物组成的热固化混合物，其中，第一种组合物包含Ａ组材料和Ｃ组材料的一种混合物，且Ｃ组材料为Ａ组材料重量的５－２０重量％，其中Ａ组材料包括含类异戊二烯的弹性体化合物和其中Ｃ组材料包括屏 蔽核辐射的化合物；以及其中，第二种组合物Ｂ组材料和Ｄ组聚合物材料的一种混合物，且Ｄ组材料为Ｂ组材料重量的０．５－１０重量％，其中Ｂ组材料包含至少一种聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、铂酚醛树脂和铂乙烯基树脂且其不超过第一种组合物中的Ａ组材料的重 量，且其中Ｄ组材料包含酚醛树脂。
【技术特征摘要】
US 1998-11-6 09/187,641书中。本发明的组织结构和操作方法以及其它目的和优势，通过参考下列说明并结合所附图形可更好地加以理解。图1是本发明的耐核辐射材料的结构图示。图2是亚胺化的和芳族聚酰亚胺的化学结构图，据认为其包含本发明的材料的聚合物主链。优选实施方案的详细说明为了使本领域的熟练人员能够制备和使用本发明，及能理解由发明者设定的、实施其发明的最佳方式而提供了下列说明。然而，各种改进对本领域的熟练人员将是十分明显的，因为本发明的总体原则在此专门定义为提供一种核辐射屏蔽材料，该材料容易使用并耐受各种化学和物理条件。本发明提供用于屏蔽和包装放射性废料的一种新型材料，其具有比混凝土更优异的屏蔽和物理性能。该材料是非孔状的，因为它含有一种坚韧的基体，而且其中嵌入有辐射屏蔽物质的颗粒并具有陶瓷类性能的导热性表面。这个类陶瓷或陶瓷金属结构降低了材料的总体重量，而实际上提高了它的有利的物理性能。因为打算使所述材料具有耐核辐射性，因此在这里将其称作为耐核辐射微孔材料(NRC)。耐核辐射微孔材料是由两种或多种有机聚合物组成，其中包含的填料是在所述的聚合物和共聚物的苯基侧链之中交联的。其它的填料具有放射屏蔽性且可仅包含在交联后的基体之内。耐核辐射微孔材料是热固性的且一旦完全聚合可变成极硬的材料(洛克威尔硬度约为Rc92—剪切强度为20,000p.s.i)，其可耐受许多化学试剂。长时间地暴露在极高温度(2200℃)下可最终导致有机基体的降解。然而，各种填料和夹杂物然后形成了陶瓷状基体以致于耐核辐射微孔材料的综合性能保持较恒定。那就是，即使当暴露在极高温度下时，它的屏蔽能力不明显受到影响且该陶瓷金属结构保持可观的物理强度。NRC材料是通过将近似等重量的化合物1和化合物2混合并加热而制得的。每种化合物都包含了最终材料的交联和屏蔽体系的一部分。所用的基体热固性树脂体系包含硫化的氯化橡胶(天然生胶)，聚酰亚胺树脂和酚醛树脂。包括了各种辐射屏蔽材料和其它材料以提供强度和有利的耐辐射性能。发明人将这些组份以用字母″A″、″B″、″C″和″D″表示的四种不同成份组材料表示。如下述，在每种成份组中都有许多可以选择的组份。化合物1是由成份A组和C组材料组成，其中成份C组材料含量优选为成份A组材料重量的7.5-17.5％。化合物2包含成份B组和D组材料的混合物，其中成份B组材料的重量不超过化合物1中成份A组材料的重量，且在同一化合物2中成份D组材料为成份B组材料重量的0.5-7.5重量％。只要遵循下列的指导原则，即所给的化合物1在组成上是与所给的化合物2相匹配的，那么由化合物1和化合物2可能形成许多组合物。成份A组包含基体的弹性体部分。许多含有橡胶状化合物的类异戊二烯可用作成份A组材料。优选的材料是半合成的硫化和氯化的聚合物。这就是说，构成聚合物链的碳原子含有共价连接的硫和氯原子。也可使用其它卤素取代基。市售的这类化合物包括丁基橡胶和其它商品名为NEOPTENE，THIOKOL，KRATON，和CHLOROPREN的聚合物。其它也可用作A组的成份的类似的橡胶状聚合物对本领域的普通技术人员是熟知的。目前生产的NRC材料通常仅含有单一的化合物A组材料，但使用几种这些材料的混合物能得到特定的性能。例如，使用几种更高程度卤化的材料增长了对某些化学物质的整体耐受性，特别是有机溶剂。当NRC必须暴露于有机溶剂时，最好使用更高卤化的成份A组材料。成份B组材料包含一种种聚酰胺或含有通式为CO-NR-CO的酰亚胺键联的聚酰亚胺树脂，其中“C”表示碳原子，“O”表示氧原子，“N”表示氮原子和“R”表示有机基。“R”的可能性几乎是无穷多的，但可容易得到的聚酰亚胺树脂均含有R基，例如甲基-2-吡咯烷酮。可得到的成份B组材料包括以商品名P-84和ENVEX销售的材料。另外，成份B组材料的一部分或全部可包含乙烯基聚二甲基树脂。添加成份C组材料主要是为了增加NRC的屏蔽和耐受核辐射性。许多成份C组材料是钡化合物和/或在周期表中与钡同族的元素的化合物。对于非核和核用途而言，可使用一种或多种下列粉末(其平均粒径不超过约10μm且平均粒径优选低于约5μm)氧化铝(在指定的化合物1中为成份A组材料的约5-15重量％且优选为约10重量％)；钡化合物(最高为约35重量％)例如硫酸钡(BaSO4)、碳酸钡(BaCO3)、亚铁酸钡(BaFe12O19)、硝酸钡(Ba(NO3)2)、偏硼酸钡(BaB2O4.H2O)、氧化钡(BaO)、硅酸钡(BaSiO3)2、锆酸钡(BaZrO3)、丙烯酸钡、甲基丙烯酸钡、醇钡、异丙醇钡和/或铁异丙醇钡；铅化合物(最高为成份A组材料重量的约35重量％)例如碳酸铅(II)((PbCO3)2.Pb(OH)2)、铬酸铅(II)(PbCrO4)、钼酸铅(PbMoO4)、硝酸铅(II)(Pb(NO3)2)、正磷酸铅(Pb3(PO4)2)、氧化铅(II)(PbO)、氧化铅(II，III)(Pb3O4)、硬脂酸铅(II)(Pb(C18H35O2)2)、丙烯酸铅和/或甲基丙烯酸铅。特别是对核用途而言，也可添加碳化钨、碳化钛、氧化铅、重金属化合物和碘(包括碘化物和有机碘化物)，但这五种材料的总重量优选将不超过成份A组材料的重量的约10％。另外，所有前述粉末的总量应为成份A组材料的约7.5-17.5重量％。对于核用途而言，所有前述成份C组材料的总量优选是成份A组材料的约12.5-17.5重量％。成份D组材料由两种不同的子组组成。成份D组聚合物材料使NRC具有热固性。打算将这些材料用于与成份A组和B组材料发生反应并使其交联。“原型的”成份D组聚合物材料是苯酚甲醛树脂(最高为成份B组材料的约5重量％)。可得到各种苯酚甲醛树脂并用于本发明中。另外，甲醛(优选为多聚甲醛)可直接添加入。在这种情况下，酚醛树脂可优选替代苯酚甲醛树脂(其在使用时反应形成)而加入。另外，可通过用铂乙烯基聚合物(有机铂)替代聚甲醛化合物而得到进一步的耐辐射性。苯酚甲醛和/或铂乙烯基聚合物是NRC组合物的基本组份。一些其它材料也可用成份D组添加剂。此种对于聚甲醛或铂乙烯基聚合物的添加剂包括热解二氧化硅凝胶和阿拉伯树胶(其用作粘合剂)。成份D组添加剂也可包括氧化镁(为成份D组材料的总重量的约1-8重量％且优选为约3重量％)；氧化锆(为成份D组材料的总重量的约1-5重量％且优选为约2重量％)；二氧化硅(为成份D组材料的总重量的约1-10重量％且优选为...
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