CN103400606A - 核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置 - Google Patents

核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，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，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。与现有技术相比，本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置通过拓宽堆坑上腔主管道开孔并在主管道开孔出口处设置中间带孔的中子屏蔽门，取消了堆坑上腔专设人员进出通道，既降低了放射性泄露的概率，又降低了检修人员所受辐照；此外，与设于主管道开孔中的中子屏蔽体相比，本发明的中子屏蔽门具有加工制造成本低、开闭便捷等优点。

Description

核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置
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。
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，所述中子屏蔽门包括两扇彼此对合、滑动开闭的门扇。
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，所述中子屏蔽门还包括行走轮和导向装置，行走轮设于门扇的上侧，导向装置设于主屏蔽体外表面上并可为行走轮的滚动提供导向，行走轮沿着导向装置滚动而将门扇打开。
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，所述导向装置的端部设有防止门扇过度打开的滚动轮限位装置。
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，所述中子屏蔽门还包括设于门扇底侧而为门扇打开提供导向的导向轮。
与现有技术相比，本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置通过拓宽堆坑上腔主管道开孔，并在主管道开孔出口处设置中间带孔的中子屏蔽门，实现了堆坑上腔专设人员进出通道的取消，既降低了放射性泄露的概率，又降低了检修人员所受辐照；同时，与设于主管道开孔中的中子屏蔽体相比，本发明的中子屏蔽门具有制造加工成本低、开闭便捷等优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置及其有益效果进行详细说明，其中：
图1为本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置的安装位置示意图。
图2为本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置的结构示意图。
图3为图2的另一方向视图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1所示，本发明核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置取消了主管道层的主屏蔽体10上的人员进出通道，并拓宽了主管道开孔12，同时，在主屏蔽体10外、对应主管道开孔12的拓宽出口处设置了中子屏蔽门20。
请参阅图2和图3所示，中子屏蔽门20包括门扇22、行走轮24、导向轮26、导向装置28和限位装置30。
门扇22设置于主屏蔽体10外，其位置与主管道开孔12的拓宽处相对应，门扇22的外侧边缘与主屏蔽体10密封连接。门扇22为彼此对合的两扇，对合后的门扇22中部设有与主管道14相对应的穿孔，穿孔的直径略大于主管道14外的保温层16外径，因此能够允许主管道14及其保温层16穿过，并与保温层16之间留有空隙18，以满足通风冷却的需要。空隙18的宽度为5～15cm，优选为10cm。
综合考虑主管道14出口处中子及光子源的屏蔽方式，中子屏蔽门20的门扇22采用钢/聚乙烯/钢的多层材料结构，其中，内层的钢主要对源中的光子进行吸收，中间层的聚乙烯材料主要对中子进行慢化和吸收，外层的钢则对中子慢化过程中的光子进行吸收。门扇22与保温层16之间的空隙18在满足通风冷却需要的同时，也能够防止门扇22内聚乙烯的温度过高。
行走轮24和导向轮26分别设于门扇22的上下侧；导向装置28设于主屏蔽体10的外表面上对应门扇22的上侧处，并可为行走轮24的滚动提供导向，行走轮24沿导向装置28滚动而将门扇22打开；限位装置30设于导向装置的两端部，可挡住行走轮24而使门扇22不能过度打开。
在反应堆停堆期间，检修人员首先将焊缝检测装置安装在主管道14上，然后打开主管道14的中子屏蔽门20，即可通过主管道14侧面进入堆坑上腔进行主管道焊缝检修；检修完成后，检修人员与设备退出堆坑上腔，关闭主管道中子屏蔽门20，最后在主屏蔽体10外部完成焊缝探伤设备的拆卸。
通过以上描述可知，本发明通过拓宽堆坑上腔主管道开孔12，并在主管道开孔12出口处设置中间带孔的中子屏蔽门20，实现了堆坑上腔专设人员进出通道的取消，其与现有技术相比，至少具有以下优点：
1)取消了专设的人员进出通道，从而减少了检修通道处中子与光子漏束，同时降低了发生放射性泄露的概率；
2)由于在拓宽的主管道开孔12外设置了中子屏蔽门20，因此降低了中子经堆坑上腔主管道开孔12泄露的概率，使得主管道14、蒸汽发生器、主泵等设备及其所在房间的设备、部件、墙体的活化概率大大降低；
3)由于检修人员和设备都是通过主管道14的侧面进入堆坑上腔，检修时检修设备的安装与拆卸均可在主屏蔽体10外部一次实现，而不需在堆坑上腔内完成，因此大大降低了检修人员接受的辐照剂量；
4)开闭便捷的中子屏蔽门20采用钢/聚乙烯/钢多层结构，既使中子的泄露达到合理可行尽量低的水平，而且较现有的中子屏蔽体制造加工成本低，经济性更好；
5)中子屏蔽门20开闭便捷，使得检修人员进入堆芯过程更加迅速，不仅操作过程简单、损坏风险小，也不需要在检修期间为中子屏蔽们20提供临时存放空间，因此检修人员接受的辐照更低；
6)中子屏蔽门20采用中空式结构，并使得屏蔽门20与主管道保温层16之间留有一定厚度的间隙18，能够满足通风设计的需要。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一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，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，其特征在于：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。
3.根据权利要求2所述的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，其特征在于：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。
4.根据权利要求3所述的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，其特征在于：所述空隙宽度为10cm。
5.根据权利要求1所述的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，其特征在于：所述中子屏蔽门采用钢/聚乙烯/钢的多层材料结构。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，其特征在于：所述中子屏蔽门包括两扇彼此对合、滑动开闭的门扇。
7.根据权利要求6所述的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，其特征在于：所述中子屏蔽门还包括行走轮和导向装置，行走轮设于门扇的上侧，导向装置设于主屏蔽体外表面上并可为行走轮的滚动提供导向，行走轮沿着导向装置滚动而将门扇打开。
8.根据权利要求7所述的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，其特征在于：所述导向装置的端部设有防止门扇过度打开的滚动轮限位装置。
9.根据权利要求7所述的核电厂堆坑上腔主管道的中子屏蔽装置，其特征在于：所述中子屏蔽门还包括设于门扇底侧而为门扇打开提供导向的导向轮。
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