碳纳米管在核反应堆安全防护层中的应用

电子信息与电气工程学院电子科学与技术

Shanghai Jiao Tong University 日本福岛核泄漏事件

2011 年 3 月 11 日 13

时 46分，日本近海发生 9.0级地震，随之导致的海啸和核泄漏危机使这个国家陷入了前所未有的灾难之中。地震海啸纯属天灾无法避免，然而核泄漏危机却可以说是真正的人祸。

Shanghai Jiao Tong University 核电站慢中子反应堆

水泥防护层 控制棒——镉棒

燃料棒—铀棒

减速剂

核电站慢中子反应堆核电站慢中子反应堆核电站慢中子反应堆核电站慢中子反应堆

Shanghai Jiao Tong University 安全防护层

为防护中子、 γ射线和热辐射，必须在反应堆大多数辅助设备周围设置屏蔽层。其设计要力求造价便宜并节省空间。对 γ射线屏蔽，通常选择钢、铅、普通混凝土和重混凝土。

钢的强度最好，但价格较高；铅的优点是密度高，因此铅屏蔽厚度较小；

混凝土比金属便宜，但密度较小，因而屏蔽层厚度比其他的都大。

核电站反应堆最外层屏蔽一般选用普通混凝土或重混凝土

Shanghai Jiao Tong University 混凝土

优点：成本低 ,原料丰富 ,造价低廉 ,施工方便 ,工艺简单 ,可按需成型等

缺点：自重大 ,抗拉、抗折强度低 ,脆性大 ,抗裂性差等

Shanghai Jiao Tong University 如何使安全防护层更安全

如果因自然灾害或者核电站设备故障等而发生核泄漏，混凝土的防护层无法达到完全隔绝核辐射的目的！！！！！

如何提高安全防护层的安全性能呢？

Shanghai Jiao Tong University 我自己的想法

可以利用纳米技术！！！！

利用水泥作为基体的碳纳米管复合材料

Shanghai Jiao Tong University 可行性分析

碳纳米管：高模量高强度高硬度稳定密度小

Shanghai Jiao Tong University 可行性分析

利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。

以水泥做基体的碳纳米管复合材料具有耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。

Shanghai Jiao Tong University 可行性分析

我认为这种材料是取代现今核电站水泥安全防护层的理想材料克服了水泥混凝土的抗拉、抗折强度低 ,脆性大 ,抗裂性差等的缺点使用这种材料作为安全防护层将大大地提高核电站的安全系数，有效地防范各种自然灾害和设备故障引发的核泄漏！！！

Shanghai Jiao Tong University 提问环节

谢谢！