[发明专利]核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置

说明书

技术领域

本发明涉及核电厂屏蔽装置的设计，更具体地说，本发明涉及一种核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置。

背景技术

在核电厂中，堆坑上腔是由主屏蔽体内表面与压力容器保温层外表面所围成的位于反应堆堆芯中平面以上堆腔水池以下的部分，为了保证堆坑通风量，要求堆坑上腔的主管道保温层外表面与主屏蔽体的主管道开孔之间需保留足够的间隙(一般为10～15cm)。

现有压水堆核电站的设计与运行经验表明：在反应堆运行期间，由堆芯产生的中子经堆芯上腔室主管道贯穿开孔造成的漏束为主屏蔽上中子泄露的最大区域，这是因为由堆芯产生的中子经过反应堆压力容器(RPV)及压力容器保温层后到达反应堆堆芯空腔处，由于空腔处气体的材料密度较低，大量的中子便会经空腔两侧混凝土与钢结构材料的反射与慢化反应后，沿堆腔向上运动经主管道贯穿的开孔处泄露出主屏蔽体(通量密度远大于1x10⁵的标准)。中子泄露将造成运行期间主设备间设备部件的活化，因此必须保证经堆芯上腔主管道贯穿孔泄露的中子达到尽量低的水平。

由于核电厂在反应堆停堆期间必须对主管道主焊缝进行检查，为了满足检修设备及检修人员的可达性要求，部分核电站在主管道层的主屏蔽体上设计了3个人员进出通道和6个主管道贯穿孔(三环路)，3个人员进出通道都在靠近堆坑处分别配置具有密封功能的屏蔽门，屏蔽门外部设置栅栏门。在反应堆正常运行期间，屏蔽门与栅栏门均关闭；在反应堆停堆检修期间，检修人员与设备通过屏蔽门进入堆坑上腔而分别对与通道相邻的两根管道焊缝进行检查。

但是，上述方案存在以下缺陷：1)施工过程更复杂，不仅增加了施工难度，而且提高了造价；2)由于在主屏蔽体上开孔，增加了中子、光子的泄露通道，使中子、光子的泄露率增加，并使潜在的放射性物质泄露风险增大；3)检修时检修人员必须在堆坑上腔内进行检修设备的拆卸，此处的高辐射水平将使检修人员接受的剂量率增加；4)检修人员需爬过管道而对管道的另外一侧进行检查，此过程增加了检修人员的停留时间。

为了改善上述问题，一种已知技术在反应堆上腔的屏蔽设计中取消了主管道层的主屏蔽体上的人员进出通道，并拓宽了主管道开孔，同时在开孔处采用复杂的中子屏蔽体保证开孔处的中子泄露尽量低，中子屏蔽体由重量为25Kg的聚乙烯块填充在钢结构体中构成。停堆时，检修人员需手动拆卸中子屏蔽体，在屏蔽体外部完成焊缝探伤机的安装，然后再经主管道贯穿孔进入堆坑上腔进行主管道焊缝的检修，完成后将设备沿着主管道退出到主屏蔽体外，最后重新组装中子屏蔽体并完成探伤机的拆卸。

这样的设计虽然减少了主屏蔽的开孔数目，降低了放射性物质泄露的风险和检修人员检修期间所受的辐照，但是却带来了新的缺陷：1)可拆卸的中子屏蔽体结构复杂，加工精度要求较高，经济性较差；2)中子屏蔽体每次换料停堆期间均需进行拆卸和安装，聚乙烯材料的中子屏蔽体单元损坏的可能性较高，需要准备一定数量的备用单元；3)检修期间需要为中子屏蔽体结构提供临时存放空间；4)中子屏蔽体拆装过程比较复杂耗时，增加了检修人员进行此项操作的时间，也会使检修人员接受的辐射照射增加。

有鉴于此，确有必要提供一种经济有效、且能够降低检修人员所受辐照的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种经济有效、且能够降低检修人员所受辐照的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，所述堆坑上腔在主管道层的主屏蔽体上开设有主管道开孔，主管道开孔在容主管道穿过后供检修人员进出，所述中子屏蔽装置包括设于主屏蔽体外、堆坑上腔主管道开孔出口处的中子屏蔽门，中子屏蔽门上开设有能容主管道穿过的穿孔。

作为本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置的一种改进，所述堆坑上腔主管道开孔为拓宽至可供检修人员进出的开孔。

作为本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置的一种改进，所述主管道外设有保温层，中子屏蔽门的穿孔直径大于主管道保温层的外径。

作为本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置的一种改进，所述主管道保温层与闭合的中子屏蔽门之间留有5～15cm宽的空隙。

作为本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置的一种改进，所述空隙宽度优选为10cm。

作为本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置的一种改进，所述中子屏蔽门采用钢/聚乙烯/钢的多层材料结构。