基于試驗測試的聚乙烯高整體容器的安全性評估.pdf

1、隨著核電的高速發(fā)展，核廢物安全處置成為核電工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的全球性問題。目前國際上采用的低、中放射性廢物包裝容器類型很多，我國使用的大多數(shù)核廢物包裝容器是引進(jìn)美國ES公司的交聯(lián)高密度聚乙烯（CL-HDPE）高整體容器（High Integrity Container。HIC）。隨著我國核電的不斷發(fā)展，對HIC的需求越來越大，對HIC進(jìn)行設(shè)計、分析并國產(chǎn)化生產(chǎn)具有重要科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)價值。
　　基于 HIC國產(chǎn)化的背景，本文針對低、中水

2、平放射性廢物高整體容器—交聯(lián)高密度聚乙烯容器的材料及結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行系統(tǒng)的實驗測試研究。主要工作如下：
　　1．容器成型后交聯(lián)高密度聚乙烯材料的性能測試
　　按照我國的《低、中水平放射性廢物高整體容器—交聯(lián)高密度聚乙烯容器（報批稿）》，本次研究對交聯(lián)高密度聚乙烯材料的物理性能、力學(xué)性能、熱性能、阻燃性能、抗霉菌性能、耐蠕變性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明：材料的密度、耐環(huán)境應(yīng)力開裂、邵氏硬度、彈性模量、彎曲模量、簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度、脆化溫

3、度、負(fù)荷變形溫度、熔融溫度、維卡軟化溫度、水平燃燒等級、長霉等級、輻照前拉伸強(qiáng)度、低劑量輻照下的拉伸強(qiáng)度都能滿足有關(guān)要求；而斷裂拉伸應(yīng)變、燃點溫度、耐蠕變性能、高劑量輻照下的拉伸強(qiáng)度有待改進(jìn)。
　　2．高整體容器的跌落和貫穿試驗
　　對交聯(lián)高密度聚乙烯容器進(jìn)行1.2米高、傾斜45°自由跌落和4米高、垂直跌落兩種跌落方式測試，利用高速相機(jī)和非接觸全場應(yīng)變測量系統(tǒng)得到容器跌落過程中的應(yīng)變云圖，試驗結(jié)束后容器桶體與頂蓋無開裂、內(nèi)裝

4、固體物質(zhì)無泄漏；對容器進(jìn)行垂直高1.5米和5米貫穿棒的自由落體貫穿測試，利用非接觸全場應(yīng)變測量系統(tǒng)得到容器貫穿過程中的變形量，試驗結(jié)束后容器表面無破損。
　　3．高整體容器的蠕變測試與壽命預(yù)測
　　本文進(jìn)行了高整體容器的材料在9種應(yīng)力水平下的蠕變試驗，得到不同應(yīng)力水平的時間-應(yīng)變曲線，根據(jù)蠕變曲線，得到不同應(yīng)力水平下的斷裂時間；采用最小二乘法對應(yīng)力和斷裂時間（取對數(shù)）進(jìn)行線性擬合，得到應(yīng)力-蠕變斷裂時間曲線，采用外推算法得到