一种乏燃料运输船舶辐射防护结构制造技术

本发明专利技术的目的在于公开一种乏燃料运输船舶辐射防护结构，它包括货舱区域，货舱区域至少具有一个可载运1个或多个乏燃料货包的货舱，货舱的货舱舱盖、船首横舱壁、货舱靠近船尾横舱壁及货舱两侧舱壁设置有屏蔽体，所述屏蔽体由钢、混凝土、聚乙烯和淡水中一种或几种屏蔽材料分层式组合而成；与现有技术相比，通过在货舱关键区域设置中子和γ射线组合材料屏蔽体，实现了对乏燃料释放出中子和γ射线的综合屏蔽，降低了放射性粒子穿出货舱的概率，降低了货舱外船舶其他区域辐照水平，从而降低船员在乏燃料运输过程中接受的辐照剂量，具有屏蔽材料成熟经济、屏蔽体重量轻、中子和γ射线综合屏蔽效果好的特点，实现本发明专利技术的目的。

A radiation protection structure for spent fuel transportation ship

【技术实现步骤摘要】
一种乏燃料运输船舶辐射防护结构
本专利技术涉及一种运输船舶辐射防护结构，特别涉及一种用于放射性物质运输船舶的乏燃料运输船舶辐射防护结构。
技术介绍
核电厂自带的燃料贮存水池容量有限，一般仅能满足十余年内卸出乏燃料的贮存需求，而核电厂的设计寿命为40-60年。目前，我国多个核电厂已经面临厂内贮存能力不足问题，未来我国乏燃料产生量仍将逐年增大，因此将乏燃料安全运输至后处理厂对于我国核能发展重要且急需。乏燃料是指经核反应堆辐照从反应堆中卸出且不在本堆继续使用的辐照核燃料。乏燃料含有大量的放射性核素，包括未辐照完的可增殖材料、由于辐照产生的裂变核素以及超铀核素，具有放射性强、放射性核素寿命长、毒性强、发热量大等特点。《国际海运危险货物规则》(IMDGCode)中规定第VII类为放射性物品，相较其他危险货物，放射性物品具有核与辐射安全的独特性。特别是对于乏燃料这类具有长寿命高放射性特点的货物，其辐射安全更加突出。因此，在乏燃料运输中确保其辐照安全，避免对工作人员、环境和公众造成危害，是其运输中重要的设计和评价内容。放射性物品在船舶上运输，其辐照安全主要通过三个方面来实现：1、货包：提交运输的包装与其放射性内容物的统称。其中，放射性物品的包装，具有包容、辐射屏蔽、减震等功能。2、乏燃料运输船辐射屏蔽措施：在乏燃料运输船关键区域设置屏蔽措施，降低船舶各区域辐射水平。3、船舶管理控制措施：根据船舶各区域的辐射水平，设置各区域隔离装置，制定辐射防护管理规章，通过船员工作和生活的合理管控，避免船员接受不必要辐照。根据GB11806-2019《放射性物品安全运输规程》，无论采用何种方式运输(公路、铁路、海运、空运)，均以货包为提交运输单元。对于装载乏燃料的货包，由于乏燃料放射性强、毒性强、发热量大等特点，要求其包装容器具有辐射屏蔽、散热、耐穿刺、耐膨胀、耐腐蚀等要求。其中，对辐射水平要求为：非独家使用方式运输，货包外表面任一点的最高辐射水平应不超过2mSv/h；按独家使用方式运输，货包或集合包装外表面上任一点的最高辐射水平不超过10mSv/h。可见，乏燃料释放的大量的中子及γ射线穿透包装到达货包外的水平依然很高。乏燃料运输船舶至少包括一个货舱，可装载1个或多个乏燃料货包。乏燃料释放的放射性粒子穿透包装到达货舱后，经由货舱壁、舱盖、通道等到达船舶各个区域，使得船舶各区域辐射水平上升。将导致船员生活及工作多个区域超过非限制区剂量率水平，甚至达到控制区剂量率水平。乏燃料运输船舶需要配备常规船舶运行人员(船长、大副、二副、轮机长、轮管、船员、厨师等)，此外还需配备辐射防护人员、应急通讯人员、核材料押运和实体保护人员等；这些人员在乏燃料运输船运输过程中需长时间停留在船上。仅仅依靠乏燃料货包的外包装，无法确保对船上人员辐照安全。因此，需进一步通过乏燃料运输船屏蔽措施设置，以及船舶管控措施的实施，保证运输途中船上人员的安全。乏燃料装载在货舱内，乏燃料释放的大量的中子及γ射线等放射性粒子穿透包装到达货舱后，经由货舱两侧舱壁泄漏至货舱外通道，经由舱盖泄漏至甲板区域，经由船首横舱壁泄漏至船首区域，经由货舱靠近船尾舱壁泄漏至后设备舱等区域，到达上述各区域的放射性粒子仍然可能经由通道、天空散射等进一步到达上建区等生活区域。目前，现有的船舶，依靠船体本身的结构钢作为屏蔽措施。乏燃料中放射性核素释放包括中子、γ射线、电子等多种放射性粒子，其中以中子和γ射线为主且穿透性强。钢对γ射线具有较好的屏蔽效果，但仅依靠钢对中子的屏蔽效果有限。现有的这种结构设计无法达到对中子和γ射线同时降低的效果，船舶大部分区域辐照水平依然很高，船员在乏燃料运输过程中接受的辐射照射水平增加。因此，特别需要一种乏燃料运输船舶辐射防护结构，以解决上述现有存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种乏燃料运输船舶辐射防护结构，针对现有技术的不足，中子和γ射线屏蔽效果好，能够有效降低船舶各区域辐射水平，经济高效，重量轻。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，它包括货舱区域，货舱区域至少具有一个可载运1个或多个乏燃料货包的货舱，货舱的货舱舱盖、船首横舱壁、货舱靠近船尾横舱壁及货舱两侧舱壁设置有屏蔽体，所述屏蔽体由钢、混凝土、聚乙烯和淡水中一种或几种屏蔽材料分层式组合而成。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱舱盖的屏蔽体布置范围至少包括货舱顶部舱盖区。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱舱盖的屏蔽体由混凝土/聚乙烯/钢的多层材料互相组合构成，结构形式从靠近货包侧到远离货包侧包括钢/混凝土/聚乙烯/钢、钢/聚乙烯/混凝土/钢、混凝土/聚乙烯/钢以及聚乙烯/混凝土/钢。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱舱盖的屏蔽体的厚度为15-30cm，质量为350-550kg/m2。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱舱盖的屏蔽体由7cm混凝土/10cm聚乙烯/2cm碳钢组合构成，所述屏蔽方案不限于屏蔽材料的相互组合形式，如1cm碳钢/7cm混凝土/10cm聚乙烯/1cm碳钢及3cm混凝土/10cm聚乙烯/4cm混凝土/2cm碳钢等。在本专利技术的一个实施例中，所述船首横舱壁的屏蔽体的纵向布置范围至少包括货舱区域，最高不突破甲板，最低不突破船底；横向布置范围至少包括货舱区的宽度，不突破船体的宽度。在本专利技术的一个实施例中，所述船首横舱壁的屏蔽体由聚乙烯/钢的多层材料互相组合构成，结构形式从靠近货包侧到远离货包侧包括：聚乙烯/钢以及钢/聚乙烯/钢。在本专利技术的一个实施例中，所述船首横舱壁的屏蔽体的厚度为15-30cm，质量为200-400kg/m2。在本专利技术的一个实施例中，所述船首横舱壁的屏蔽体由20-25cm聚乙烯/0.8-1cm碳钢组合构成。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱靠近船尾横舱壁的屏蔽体的纵向布置范围至少包括货舱区域，最高不突破甲板，最低不突破船底；横向布置范围至少包括货舱区域的宽度，不突破船体的宽度。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱靠近船尾横舱壁的屏蔽体由钢/淡水/钢互相组合构成。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱靠近船尾横舱壁的屏蔽体的厚度为70-80cm，质量为740-1100kg/m2。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱靠近船尾横舱壁的屏蔽体由74cm淡水/2-4cm碳钢互相组合构成，所述屏蔽方案不限于屏蔽材料的相互组合形式，如1-2cm碳钢/74cm淡水/1-2cm碳钢等。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱两侧舱壁的屏蔽体的纵向布置范围至少包括货舱区域，最高不突破甲板，最低不突破船底；沿船长度方向布置范围至少包括货舱区域的长度。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱两侧舱壁的屏蔽体由聚乙烯/钢的多层材料组合构成，结构形式从靠近货包侧到远离货包侧包括：聚乙烯/钢以及钢/聚乙烯/钢。在本专利技术的一个实施例中，所述货舱两侧舱壁的屏蔽体的厚度为10-25cm，质量为150-350kg/m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，它包括货舱区域，货舱区域至少具有一个可载运1个或多个乏燃料货包的货舱，货舱的货舱舱盖、船首横舱壁、货舱靠近船尾横舱壁及货舱两侧舱壁设置有屏蔽体，所述屏蔽体由钢、混凝土、聚乙烯和淡水中一种或几种屏蔽材料分层式组合而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，它包括货舱区域，货舱区域至少具有一个可载运1个或多个乏燃料货包的货舱，货舱的货舱舱盖、船首横舱壁、货舱靠近船尾横舱壁及货舱两侧舱壁设置有屏蔽体，所述屏蔽体由钢、混凝土、聚乙烯和淡水中一种或几种屏蔽材料分层式组合而成。


2.如权利要求1所述的乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，所述货舱舱盖的屏蔽体布置范围至少包括货舱顶部舱盖区。


3.如权利要求1所述的乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，所述货舱舱盖的屏蔽体由混凝土/聚乙烯/钢的多层材料互相组合构成，结构形式从靠近货包侧到远离货包侧包括钢/混凝土/聚乙烯/钢、钢/聚乙烯/混凝土/钢、混凝土/聚乙烯/钢以及聚乙烯/混凝土/钢。


4.如权利要求1所述的乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，所述货舱舱盖的屏蔽体的厚度为15-30cm，质量为350-550kg/m2。


5.如权利要求1所述的乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，所述货舱舱盖的屏蔽体由7cm混凝土/10cm聚乙烯/2cm碳钢组合构成，所述屏蔽方案不限于屏蔽材料的相互组合形式，如1cm碳钢/7cm混凝土/10cm聚乙烯/1cm碳钢及3cm混凝土/10cm聚乙烯/4cm混凝土/2cm碳钢等。


6.如权利要求1所述的乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，所述船首横舱壁的屏蔽体的纵向布置范围至少包括货舱区域，最高不突破甲板，最低不突破船底；横向布置范围至少包括货舱区的宽度，不突破船体的宽度。


7.如权利要求1所述的乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，所述船首横舱壁的屏蔽体由聚乙烯/钢的多层材料互相组合构成，结构形式从靠近货包侧到远离货包侧包括：聚乙烯/钢以及钢/聚乙烯/钢。


8.如权利要求1所述的乏燃料运输船舶辐射防护结构，其特征在于，所述船首横舱壁的屏蔽体的厚度为15-30cm，质量为200-400kg...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梦琪，梅其良，黎辉，王丽华，张杰，丁谦学，史涛，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31