世界核技術(shù)在突飛猛進(jìn)地開發(fā)應(yīng)用，核電站開工率迅速增加，和平利用核能取得共識。發(fā)達(dá)國家普遍建立起核電站，我國核技術(shù)發(fā)展很快，現(xiàn)已建成秦山核電站和大亞灣核電站，正準(zhǔn)備建造新的核電站。

   核反應(yīng)堆和核電站中的裝置設(shè)施易受鈾等放射性元素的損害和污染，這些場所需用耐核輻射涂料裝飾保護(hù)。耐核輻射涂料是指用來保護(hù)核裝置和靠近核裝置的鋼鐵、混凝土結(jié)構(gòu)及其他設(shè)施的專用涂料。如核反應(yīng)堆防事故外殼容器的內(nèi)壁、核工廠及同位素實驗室的地板一（墻壁）、核裝置中的操作設(shè)備、輸送冷卻劑的管線、核燃料的貯槽及沸水池等部位的涂裝保護(hù)。耐核輻射涂料形成的涂層應(yīng)能夠耐核輻射、容易去除污染、有優(yōu)異的耐蝕性、吸收輻射線、防止放射源周圍環(huán)境污染等。

   暴露在核輻射下的表面可分為A、B兩種類型。A型表面（一級防事故區(qū)）是直接暴露在強(qiáng)輻射下的表面，例如反應(yīng)堆四壁、地板、頂篷、貯室地板、核燃料貯槽、受輻射作用的管道等。B型表面（二級防事故區(qū)）是僅暴露在間接輻射下的表面，例如靠近反應(yīng)堆的場所、實驗室、更衣室、污染物的庫房等。用于兩種類型表面的耐核輻射涂料應(yīng)滿足如下要求。

   ①有優(yōu)異的抗輻射性   涂層的抗輻射性，對一級防事故區(qū)極為重要，通常要求涂層在10¹⁰mGy（rad）的輻射劑量下保持穩(wěn)定，涂層仍有致密的結(jié)構(gòu)，無任何損傷。

   ②涂層被污染后易去污   放射性物質(zhì)的污染有害生態(tài)環(huán)境和工作人員的身體健康，尤其是核裂變產(chǎn)生的同位素，它們的半衰期特別長，隱患更大。應(yīng)及時采用去污染劑清除污染物，此時涂層表面上的污染物應(yīng)易于除掉并保持涂層結(jié)構(gòu)完整性。

   ③涂層的防腐蝕性好在核電站中，經(jīng)常碰到各種腐蝕性氣體和液體，如氯、氟、氧化氮、硝酸、硫酸、氫氟酸和檸檬酸等腐蝕性介質(zhì)。要求涂層對上述介質(zhì)有優(yōu)異的抵抗能力。

   ④其他性能涂層應(yīng)具有足夠的耐熱性、電氣絕緣性，在使用期間不應(yīng)出現(xiàn)起泡、剝落、龜裂等，保持正常的防護(hù)功能。

   耐輻射涂料可以是有機(jī)涂料，也可以是無機(jī)涂料。采用有機(jī)涂料與無機(jī)涂料相結(jié)合的配套系統(tǒng)，其防護(hù)效果很好。如無機(jī)富鋅底漆不易脫落，同時對金屬底材起著陰極保護(hù)作用，而有機(jī)面漆的耐輻射性及去污染性優(yōu)越。

 

 

   1.涂料的組成

   （1）基料基料是耐核輻射涂料的主要成膜物質(zhì)。對于核電站所用的涂料，一般要求涂層至少能耐10¹⁰mGy的輻射劑量。試驗證明，在聚合物結(jié)構(gòu)的主鏈或支鏈上帶有芳香環(huán)時，其耐輻射性好，由核輻射引起的聚合物降解輕微。不帶芳香環(huán)的聚合物，如聚氯乙烯、聚四氟乙烯和聚甲基丙烯酸酯等，在核輻射作用下是不穩(wěn)定的。表7-82列出涂料耐輻射的最大劑量，證實含有芳香環(huán)的二苯基硅氧烷、環(huán)氧酚醛樹脂、環(huán)氧酯、聚苯乙烯和酚醛樹脂為基料制得的涂料，具有最佳的耐輻射性能。

 

 

   環(huán)氧樹脂為基料制得的涂料形成的涂層平滑，理論交聯(lián)度為100%的環(huán)氧樹脂涂層，耐輻射性特別好，當(dāng)輻射劑量為10¹⁰mGy時，涂層表面光澤仍然很好，去污染性優(yōu)良。用胺固化的較高分子環(huán)氧樹脂涂料比有機(jī)硅涂料和聚氨酯涂料具有更優(yōu)異的去污染性能。

   而聚氨酯涂料的去污染效果比環(huán)氧酯涂料高1000倍，同時聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧-酚醛、環(huán)氧聚酯等都有良好的電氣絕緣性。

   總之，核電站的不同防事故區(qū)及不同場所，可采用由不同種基料制作的耐核輻射涂料。因此，可供選用的基料品種有環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酚醛樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧酯樹脂、苯基有機(jī)硅樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、含氟樹脂、呋喃樹脂和氯化橡膠等。

   （2）顏填料顏填料是耐輻射涂料中起重婁作用的組分。顏填料對涂層的耐輻射性、去污染性、耐蝕性均有影響。在選用顏填料時必須注意，制成的涂料中不應(yīng)含經(jīng)核輻射后會轉(zhuǎn)變成具有放射性的元素，屬于這類元素有鈷、鎘、銻和鍶等?？捎糜谀秃溯椛渫苛系脑赜锈?、鉛、鉻、鈣、鎂、鋇、鐵、鋅、硅和鋁等。有機(jī)化合物中的氧、硫和氫等也對耐核輻射涂料起不利作用。一般情況下，顏填料會使涂層的去污性能下降，若在涂料中加入適量的鈦白、石墨、氧化鉻、滑石粉、含鉛（鐵）顏料等，會保證涂層的去污性能、增加抗輻射能力。但鋁粉、氧化鋅、碳酸鈣和云母粉會損害涂層的去污性能。值得注意的是，將云母粉與聚有機(jī)硅氧烷組成涂料時，制得的涂層能耐10¹¹mGy的輻射劑量，其電氣絕緣性優(yōu)異。當(dāng)環(huán)氧樹脂涂料中加有玻璃纖維及其他填料后，可用于水泥和碳鋼制造的核輻射沸水池。

   可供耐核輻射涂料選用的顏填料有鈦白、石墨、氧化鉻、鋇鹽、滑石粉、云母粉、高嶺土、石棉、玻璃纖維等。

   （3）固化劑環(huán)氧樹脂涂料固化劑是涂料中不可缺少的組分。酸酐固化的環(huán)氧涂料耐氧化氮很好；以聚酰胺為固化劑制成的無溶劑環(huán)氧涂料用于核電站防護(hù)時，具有很突出的絕緣性；胺固化的環(huán)氧涂料已成功用于核反應(yīng)裝置系統(tǒng)。

   ①用于無（少）溶劑型環(huán)氧涂料的固化劑   在設(shè)計無溶劑或少溶劑型環(huán)氧耐核輻射涂料配方時，可選用低分子聚酰胺、脂肪胺加成物、甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐、酮亞胺化合物和改性的IPDA等固化劑。

   ②用于溶劑型環(huán)氧涂料的固化劑在設(shè)計溶劑型環(huán)氧耐核輻射涂料配方時，可選用DDM的加成物、T31固化劑、環(huán)氧化物改性聚酰胺、催干劑、氨基樹脂、聚酯樹脂和酚醛樹脂等固化劑。

   （4）溶劑及助劑   環(huán)氧樹脂涂料采用醇類、醇醚類、芳烴類和酯酮的混合體作為溶劑。

   常用的助劑品種如下：

   DMP-30、四甲基胍、芐基二甲胺、三乙烯二胺、水楊酸、烷基酚和金屬羧酸鹽等作固化促進(jìn)劑；鄰苯二甲酸二辛酯和柔性鏈聚合物等作增韌劑；乙酸乙烯共聚物的銨鹽等作分散潤濕劑；有機(jī)膨潤土、氣相二氧化硅和氫化蓖麻油等作防沉劑；硅氧烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑等作附著力增加劑及顏填料表面處理劑。

   2.涂料的制備

   （1）耐核輻射涂料參考配方（見表7-83）。

 

 

   （2）制備工藝

   ①主劑   將雙酚a型環(huán)氧樹脂、改性樹脂和混合溶劑加入調(diào)漆罐內(nèi)，攪拌溶解；在攪拌下依次加入填料、顏料、觸變劑和助劑，充分?jǐn)嚲鶆颍环胖?6h后，在三輥機(jī)上研磨至細(xì)度≤35μm，包裝備用。

   ②改性聚酰胺將聚酰胺與部分溶劑加入反應(yīng)釜，攪拌升溫，在80～85℃下滴加環(huán)氧化物，加完后再保溫1h，冷卻、出料，得到改性聚酰胺。

 

 

   1.涂料性能

   （1）耐輻射性   有機(jī)聚合物在高能射線作用下，其分子結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生變化，例如產(chǎn)生降解、新基團(tuán)形成等。而以環(huán)氧樹脂或改性環(huán)氧樹脂為基料，加入適合的顏填料和助劑等組成的耐核輻射涂料，由于涂層結(jié)構(gòu)中含有芳香環(huán)、有效交聯(lián)密度（ρ）較大，經(jīng)高輻射劑量輻射后，引起輕微降解，涂層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、完整，呈現(xiàn)優(yōu)異的耐輻射性。

   （2）去污染性   采用去污染因子（DF）、去污百分率（A）和除污率（DI）表示涂層的去污染性。

 

 

   當(dāng)DF=20時，A為95%，即去除95%的污染物；當(dāng)DF=100時，A為99%，即去除99%的污染物。

DI=lgDF

   除污率大則表示耐輻射涂層的去污染性好。環(huán)氧涂層和環(huán)氧酚醛涂層的DF值可以達(dá)到100，所以去污染性突出。

   （3）耐蝕性及化學(xué)藥品性環(huán)氧耐輻射涂層具有優(yōu)良的耐蝕性和耐化學(xué)藥品性。例如核工廠使用的環(huán)氧面漆涂層具有好的耐化學(xué)藥品性、耐沸水性及抗介質(zhì)滲透性。在核反應(yīng)堆防事故外殼的內(nèi)壁，吸收核反應(yīng)釋放出來的放射性碘（I¹³¹）蒸氣、甲基碘和碘化氫等；核反應(yīng)堆爐室內(nèi)充滿污染氣體，爐壁為透氣性的水泥結(jié)構(gòu)，必須防止污染氣體滲透擴(kuò)散出來。環(huán)氧涂料能形成致密性好且耐腐蝕的涂層，完全滿足上述使用環(huán)境的要求。

   （4）電絕緣性在核電站中，要求涂層在滿足耐輻射性、耐蝕性、去污染性前提下仍具有很好的電絕緣性。含有特殊填料的環(huán)氧涂料、由石棉和云母制成的環(huán)氧聚酯涂料、聚酰胺固化的無溶劑環(huán)氧涂料、環(huán)氧樹脂浸漬的玻璃布等都可達(dá)到實用要求。

   2.涂料應(yīng)用在一級和二級防事故區(qū)內(nèi)的混凝土構(gòu)件表面的封閉和保護(hù)，多數(shù)采用環(huán)氧涂料和改性酚醛涂料，先用無空氣噴涂一道12～25μm的薄涂膜接著涂一道150μm的厚涂層，得到表面平整光滑、柔韌性好、附著力強(qiáng)、易去污染的耐輻射涂層。

   在核反應(yīng)裝置的地面和工作室，采用環(huán)氧涂料實施防護(hù)。底漆為胺固化的環(huán)氧紅丹涂料，涂在噴砂處理后的鋼鐵表面上；面漆為環(huán)氧厚漿涂料或改性環(huán)氧涂料。涂層在鋼鐵表面上的總厚度為410μm，在混凝土上的總厚度為580μm。環(huán)氧耐核輻射涂料也可噴（或刷）涂在鐵、鋼、鍍鋅鐵和混凝土等表面上，用于墻壁和核裝置的操作設(shè)備等部位。

   核反應(yīng)堆的去污染部位，如混凝土表面及混凝土槽內(nèi)襯里等受放射性污染部位，除了涂覆專用環(huán)氧涂料外，還加涂一層可剝性的乙烯類涂料。涂層被放射性污染后可將可剝性涂層除去，再予以重涂。核電站的貯槽內(nèi)壁，可先噴涂含有細(xì)砂的環(huán)氧灰泥，再涂環(huán)氧厚漿涂料（涂層內(nèi)有加襯的玻璃布），最后加涂面漆，形成表面光滑、耐磨性、耐沖擊性和去污染性都很好的耐核輻射涂層。若涂層外不涂覆可剝性涂料，可采用去污劑方法除去污染?？蛇x用的去污劑有溶液型或膠體型洗滌劑、多價離子濃溶液、強(qiáng)酸液、非離子型多磷酸鹽（pH=9.5）和陰離子型檸檬酸鹽（pH=3.0）。去污劑溶液能有效地去除放射性污染物，而且酸和偏磷酸鹽能使許多放射性元素變成水溶性物質(zhì)。一種典型的去污劑由50%草酸、35%六偏磷酸鈉和15%其他物質(zhì)組成，使用時配成1%的水溶液。

   核電站的防腐蝕涂料，普遍應(yīng)用無機(jī)富鋅底漆/酚醛或環(huán)氧面漆的配套系統(tǒng)。對水泥和碳鋼表面涂覆由玻璃纖維和含鋁填料組成的環(huán)氧涂料，涂層厚度為150μm，用于輻射劑量為10¹⁰mGy的沸水池、核反應(yīng)堆的水泥屏蔽墻和防事故墻。當(dāng)涂層厚度達(dá)到750μm時?？山鉀Q某些部位的防滲透問題。

   另外，為確保核電站正常運(yùn)行，有些部位應(yīng)涂覆一種能測定輻射劑量的功能性涂料。當(dāng)輻射劑量達(dá)到一定程度時，涂層會變色。美國已生產(chǎn)出一種會變成紅色的功能性涂料，這對泄漏和污染監(jiān)測具有實際意義。

   3.民用防輻射涂料人們有80%的時間是在建筑物內(nèi)度過的，放射性是影響室內(nèi)環(huán)境的重要因子。對于通風(fēng)條件差的地下旅館、地下餐廳、長期關(guān)門窗的房間及用放射性鐳-226含量較高的建材建造房屋時，都會產(chǎn)生較高的放射性。特別是鐳-226衰變形成氡-226。被人體吸收后，會對支氣管、上皮組織和肺部造成內(nèi)輻射，長期受到高濃度氡照射的生物可能致癌。因此，對建筑物室內(nèi)氡的防護(hù)引起國內(nèi)外的重視，成為開發(fā)研究的熱點(diǎn)。中國建筑材料科學(xué)研究院房建所開發(fā)成功具有防護(hù)與裝飾性的TH92防輻射涂料，可屏蔽90%以上的氡射線輻射，呈現(xiàn)良好的防氡效果，并具有一定的防γ射線能力。