[發明專利]一種乏燃料運輸船舶輻射防護結構

在審

• 申請號: 202010711330.7
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111933323A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 王夢琪;梅其良;黎輝;王麗華;張杰;丁謙學;史濤
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院有限公司
• 主分類號: G21F3/00
• 分類號: G21F3/00;G21F1/02;G21F1/04;G21F1/10;G21F1/12;B63B25/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 劉寧

本發明的目的在于公開一種乏燃料運輸船舶輻射防護結構，它包括貨艙區域，貨艙區域至少具有一個可載運1個或多個乏燃料貨包的貨艙，貨艙的貨艙艙蓋、船首橫艙壁、貨艙靠近船尾橫艙壁及貨艙兩側艙壁設置有屏蔽體，所述屏蔽體由鋼、混凝土、聚乙烯和淡水中一種或幾種屏蔽材料分層式組合而成；與現有技術相比，通過在貨艙關鍵區域設置中子和γ射線組合材料屏蔽體，實現了對乏燃料釋放出中子和γ射線的綜合屏蔽，降低了放射性粒子穿出貨艙的概率，降低了貨艙外船舶其他區域輻照水平，從而降低船員在乏燃料運輸過程中接受的輻照劑量，具有屏蔽材料成熟經濟、屏蔽體重量輕、中子和γ射線綜合屏蔽效果好的特點，實現本發明的目的。

技術領域

本發明涉及一種運輸船舶輻射防護結構，特別涉及一種用于放射性物質運輸船舶的乏燃料運輸船舶輻射防護結構。

背景技術

核電廠自帶的燃料貯存水池容量有限，一般僅能滿足十余年內卸出乏燃料的貯存需求，而核電廠的設計壽命為40-60年。目前，我國多個核電廠已經面臨廠內貯存能力不足問題，未來我國乏燃料產生量仍將逐年增大，因此將乏燃料安全運輸至后處理廠對于我國核能發展重要且急需。

乏燃料是指經核反應堆輻照從反應堆中卸出且不在本堆繼續使用的輻照核燃料。乏燃料含有大量的放射性核素，包括未輻照完的可增殖材料、由于輻照產生的裂變核素以及超鈾核素，具有放射性強、放射性核素壽命長、毒性強、發熱量大等特點。《國際海運危險貨物規則》(IMDG Code)中規定第VII類為放射性物品，相較其他危險貨物，放射性物品具有核與輻射安全的獨特性。特別是對于乏燃料這類具有長壽命高放射性特點的貨物，其輻射安全更加突出。因此，在乏燃料運輸中確保其輻照安全，避免對工作人員、環境和公眾造成危害，是其運輸中重要的設計和評價內容。

放射性物品在船舶上運輸，其輻照安全主要通過三個方面來實現：

1、貨包：提交運輸的包裝與其放射性內容物的統稱。其中，放射性物品的包裝，具有包容、輻射屏蔽、減震等功能。

2、乏燃料運輸船輻射屏蔽措施：在乏燃料運輸船關鍵區域設置屏蔽措施，降低船舶各區域輻射水平。

3、船舶管理控制措施：根據船舶各區域的輻射水平，設置各區域隔離裝置，制定輻射防護管理規章，通過船員工作和生活的合理管控，避免船員接受不必要輻照。

根據GB11806-2019《放射性物品安全運輸規程》，無論采用何種方式運輸(公路、鐵路、海運、空運)，均以貨包為提交運輸單元。對于裝載乏燃料的貨包，由于乏燃料放射性強、毒性強、發熱量大等特點，要求其包裝容器具有輻射屏蔽、散熱、耐穿刺、耐膨脹、耐腐蝕等要求。其中，對輻射水平要求為：非獨家使用方式運輸，貨包外表面任一點的最高輻射水平應不超過2mSv/h；按獨家使用方式運輸，貨包或集合包裝外表面上任一點的最高輻射水平不超過10mSv/h。可見，乏燃料釋放的大量的中子及γ射線穿透包裝到達貨包外的水平依然很高。

乏燃料運輸船舶至少包括一個貨艙，可裝載1個或多個乏燃料貨包。乏燃料釋放的放射性粒子穿透包裝到達貨艙后，經由貨艙壁、艙蓋、通道等到達船舶各個區域，使得船舶各區域輻射水平上升。將導致船員生活及工作多個區域超過非限制區劑量率水平，甚至達到控制區劑量率水平。乏燃料運輸船舶需要配備常規船舶運行人員(船長、大副、二副、輪機長、輪管、船員、廚師等)，此外還需配備輻射防護人員、應急通訊人員、核材料押運和實體保護人員等；這些人員在乏燃料運輸船運輸過程中需長時間停留在船上。僅僅依靠乏燃料貨包的外包裝，無法確保對船上人員輻照安全。因此，需進一步通過乏燃料運輸船屏蔽措施設置，以及船舶管控措施的實施，保證運輸途中船上人員的安全。

乏燃料裝載在貨艙內，乏燃料釋放的大量的中子及γ射線等放射性粒子穿透包裝到達貨艙后，經由貨艙兩側艙壁泄漏至貨艙外通道，經由艙蓋泄漏至甲板區域，經由船首橫艙壁泄漏至船首區域，經由貨艙靠近船尾艙壁泄漏至后設備艙等區域，到達上述各區域的放射性粒子仍然可能經由通道、天空散射等進一步到達上建區等生活區域。