CN107863170B - Mox芯块制备工艺辐射防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核化工辐射防护技术领域，具体涉及一种MOX芯块制备工艺辐射防护方法。生产线关键设备采用手套箱围封，整个生产线通过多个手套箱依次连接组成，手套箱内气氛为放射性气溶胶，每个手套箱配备独立的机械泵，机械泵前端设计有滤布式高效除尘过滤器，通过机械泵作用使手套箱内压强平均小于外界正常大气压300kPa，将辐照最高的手套箱放置在生产线中间位置，越靠近外侧的辐照水平越低，辐照水平越高的压强越低，相邻手套箱压强差为20kPa，手套箱之间连接处设计有带密封圈的密封门，在不转运物料的情况下密封门关闭。本发明建立了全套的辐射防护、检测、去污方法，实现了MOX燃料芯块的安全生产，保证生产操作人员的安全。

Description

MOX芯块制备工艺辐射防护方法

技术领域

本发明属于核化工辐射防护技术领域，具体涉及一种MOX芯块制备工艺辐射防护方法。

背景技术

MOX燃料芯块制造利用二氧化钚和贫化二氧化铀混合粉末作为原料，经制粒、压制、烧结等粉末冶金工序，生产出能够应用于快堆发电的燃料芯块。传统燃料芯块采用天然铀或稍浓缩铀粉末作为原料制造燃料芯块，辐照强度较小，主要防护的是防止α射线内照射，即避免原料粉末吸入人体。生产过程中可采用半封闭式的生产方式，即燃料芯块在一些工艺过程中裸露在生产车间内，辐射防护要求较小，仅作简单的围封、密封和人员防护即可。而相较于其他芯块生产，MOX芯块增加了钚，辐射强度大大增加，除避免粉尘吸入外，还需防护其产生的大量β辐射、γ辐射和中子辐射。同时，在MOX燃料芯块生产过程中，不可避免地产生大量飞扬粉末，若含有放射性粉尘的气溶胶泄露将对操作人员造成极大危害，需极高的工艺辐射防护的要求。传统燃料芯块制造辐射防护装置与方法根本无法达到MOX燃料芯块制造要求的辐防能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全、高效、可靠的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，以解决传统技术存在的问题。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种MOX芯块制备工艺辐射防护方法，生产线关键设备采用手套箱围封，整个生产线通过多个手套箱依次连接组成，手套箱内气氛为放射性气溶胶，每个手套箱配备独立的机械泵，机械泵前端设计有滤布式高效除尘过滤器，通过机械泵作用使手套箱内压强平均小于外界正常大气压300kPa，将辐照最高的手套箱放置在生产线中间位置，越靠近外侧的辐照水平越低，辐照水平越高的压强越低，向两侧依次减少，相邻手套箱压强差为20kPa，手套箱之间连接处设计有带密封圈的密封门，在不转运物料的情况下密封门关闭；

在物料转运到手套箱内时，生产线前端设计有两个前置手套箱，手套箱经常做去污处理，起到过渡作用，需进入生产线手套箱内的材料经前置手套箱转运进入生产线，生产线末端同样设计有两个过渡手套箱，用以转运无法采用袋出方式转运的材料或物体；

所有废物经由袋封的方式转出，并置于废物贮存容器中，将废物运至转运手套箱，转运手套箱有大小与废物贮存容器相符的开口，开口处套有防辐射塑料，将贮存容器装入塑料袋内，并放入外界转运容器中，放入后，通过塑料焊机将转运容器封装，用剪刀裁剪，完成转运箱向外界转运；

针对生产线辐射监控，采用空气取样方式，通过真空泵的吸气作用将空气浮沉吸附到滤纸上，定期做分析，判断是否污染；取样位置分布在生产线的各个关键工艺位置上，取样点均布置在手套箱上方；对于表面可能存在的沾污，采用无纺布擦拭取样，利用表面污染检测仪检测；同时生产线操作人员胸前佩戴释光计，定期进行辐射剂量分析；

在物品转移过程中，相邻手套箱间密封门开启，导致手套箱内的放射性气溶胶进入前置或后置手套箱并附着在手套箱内表面，针对这种情况下的污染，采用化学去污，通过无纺布沾取化学试剂，对污染表面做频繁擦拭，每次擦拭一个方向一次，所有擦拭相同方向，且擦拭一次后，更换无纺布至未擦拭位置。

所述的手套箱包括内壳体和外屏蔽材料，内壳体为一体加工的框架，其上开有窥视窗和手套孔。

所述的内壳体材料为304不锈钢，厚度为5-10mm。

所述的外屏蔽材料为模块式双层结构，其材料由内到外分别为含硼不锈钢和球磨铸铁，含硼不锈钢通过螺栓紧固拼接在内壳体上，完全覆盖内壳体，球磨铸铁通过螺栓固定在含硼不锈钢上。

所述的含硼不锈钢厚度为70mm以上，球磨铸铁厚度为50mm以上。

所述的模块式双层结构存在的间隙中添加含硼聚乙烯材料。

所述的窥视窗材料为含铅玻璃，多层含铅玻璃厚度在100mm以上，通过螺栓法兰结合密封垫片将多层含铅玻璃固定在手套箱上，法兰连接处与各层玻璃之间通过密封圈以及压紧力保证密封效果。

所述的手套孔内套有手套，手套材料为含钨橡胶，通过橡胶圈压紧以及外置螺栓法兰压紧保证密封效果；手套孔处安装有手套孔门，不用时关闭。

所述的外界转运容器采用含硼不锈钢材料制成，厚度为20mm以上，双层盖体设计，最里层为不锈钢盖，通过沟槽和密封圈的作用嵌入筒体内部，通过螺栓固定，最外层套有含硼橡胶盖，通过橡胶弹性保证密封效果。

所述的化学去污采用的化学试剂为石油磺酸。

本发明所取得的有益效果为：

本发明解决传统辐射防护方法无法满足MOX燃料芯块生产辐射防护要求这一问题，建立了全套的辐射防护、检测、去污方法，实现了MOX燃料芯块安全生产，保证生产操作人员的安全。

附图说明

图1为手套箱结构图；

图中：1、窥视窗；2、手套孔；3、过滤器与真空泵；4、密封门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明所述MOX芯块制备工艺辐射防护方法如下：

生产线关键设备采用手套箱围封，手套箱为辐射防护的最基本和主要方式。如图1所示，手套箱结构主要包括内壳体和外屏蔽材料。内壳体为一体加工的框架，304不锈钢材料，厚度较小，约5-10mm，一体成型加工或焊接成型，除在窥视窗1、手套孔2等需要开孔的位置开孔外，其他部分为一体式结构，避免因分块设计形式导致需在连接处增加密封结构，降低泄露的风险。内部壳体仅作为α辐射屏蔽体并提供整个手套箱的机械强度，其屏蔽其他辐射能力的较弱，此时需一定厚度的外部屏蔽材料屏蔽，外部屏蔽材料为模块制造方式，双层结构，内层材料为含硼不锈钢材料，厚度70mm以上，通过螺栓紧固拼接在内部壳体上，完全覆盖壳体，通过硼的作用吸收中子作用降低辐射，外层材料为球磨铸铁，模块化加工制造，通过螺栓紧固件固定在内层材料上，屏蔽其余射线，厚度50mm以上。各屏蔽块紧密连接，屏蔽块间可能存在间隙，在间隙间添加含硼聚乙烯材料，保证整个手套箱装配无缝隙。手套箱加工有窥视窗1，玻璃材料为含铅玻璃，多层玻璃厚度100mm以上，通过螺栓法兰结合密封垫片将多层含铅玻璃固定在手套箱上，为保证密封效果，法兰连接处与各层玻璃之间通过密封圈以及压紧力保证密封效果。手套孔2内套有手套，手套材料为含钨橡胶，通过橡胶圈压紧以及外置螺栓法兰压紧保证密封效果。手套孔处安装有手套孔门，不用时关闭可降低辐照水平。

手套箱内气氛主要为放射性气溶胶，由于可能存在无法发现的微小泄露点，虽泄露量少，但应引起重视。采用手套箱负压设计，通过机械泵作用使手套箱内压强平均小于外界正常大气压约300kPa，此设计会使外界气氛从可能存在的微小泄漏点进入手套箱内而降低手套气氛流出。手套箱与手套箱间的压强也是不同的，生产线布置将辐照最高的工艺手套箱放置在生产线中间位置，越靠近外侧的，辐照水平越低，辐照水平越高的，压强越低，向两侧依次减少，相邻手套箱压强差约20kPa左右，手套箱之间连接处设计有带密封圈的密封门4，在不转运物料的情况下密封门4是关闭的，具备一定的密封效果。

手套箱内负压需机械泵抽真空，由于每个手套箱压力不同，每个手套箱配备独立的机械泵。由于手套箱内有大量粉尘飞扬，机械泵前端设计有滤布式高效除尘过滤器，可有效去除气体中的粉尘，避免粉尘进入降低机械泵使用寿命，过滤器滤芯更换后可将粉尘回收。

整个生产线通过多个手套箱依次连接组成，在物料转运到手套箱内时，为避免泄露，生产线前段设计有两个前置手套箱，手套箱经常做去污处理，起到过渡作用，需进入生产线手套箱内的材料经前置手套箱转运进入生产线，避免直接转运至污染水平较高的手套箱内而可能造成的泄露。生产线群末端同样设计有两个过渡手套箱段，用以转运无法采用袋出方式转运的材料或物体。

所有废物经由袋封的方式转出，并置于废物贮存容器中。将废物运至转运手套箱，转运手套箱有大小与废物贮存容器相符的开口，开口处套有防辐射塑料，将贮存容器装入塑料袋内，并放入外界转运容器中，放入后，通过塑料焊机将转运容器封装，用剪刀裁剪，完成转运箱向外界转运。外界转运容器采用含硼不锈钢材料制成，厚度为20mm以上，双层盖体设计。最里层为不锈钢盖，通过沟槽和密封圈的作用嵌入筒体内部，通过螺栓紧固件固定，最外层套有含硼橡胶盖，通过橡胶弹性保证密封效果。放射性废物袋装与转运容器双层盖设计能够保证密封效果。

针对生产线辐射监控，采用空气取样方式，通过真空泵的吸气作用将空气浮沉等吸附到滤纸上，定期做分析，判断是否污染。取样位置分布在生产线的各个位置，关键工艺位置上，布置较多取样点，取样点均布置在手套箱上方。而对于表面可能存在的沾污，采用无纺布擦拭取样，利用表面污染检测仪检测。同时，生产线操作人员胸前佩戴释光计，定期进行辐射剂量分析。

手套箱去污主要针对前置与后置手套箱内进行去污。在物品转移过程中，因相邻手套箱间密封门4开启，会导致手套箱内的放射性气溶胶进入前置或后置手套箱并附着在手套箱内表面。针对这种情况下的污染，需做去污处理，主要采用化学去污方式，化学试剂为石油磺酸，通过无纺布沾取化学试剂，对污染表面做频繁擦拭，每次擦拭一个方向一次，所有擦拭相同方向，且擦拭一次后，更换无纺布至未擦拭位置，避免二次污染。

Claims (10)

1.一种MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：生产线关键设备采用手套箱围封，整个生产线通过多个手套箱依次连接组成，手套箱内气氛为放射性气溶胶，每个手套箱配备独立的机械泵，机械泵前端设计有滤布式高效除尘过滤器，通过机械泵作用使手套箱内压强平均小于外界正常大气压300kPa，将辐照最高的手套箱放置在生产线中间位置，越靠近外侧的辐照水平越低，辐照水平越高的压强越低，辐照水平向两侧依次减少，相邻手套箱压强差为20kPa，手套箱之间连接处设计有带密封圈的密封门，在不转运物料的情况下密封门关闭；

在物料转运到手套箱内时，生产线前端设计有两个前置手套箱，手套箱经常做去污处理，起到过渡作用，需进入生产线手套箱内的材料经前置手套箱转运进入生产线，生产线末端同样设计有两个过渡手套箱，用以转运无法采用袋出方式转运的材料或物体；

所有废物经由袋封的方式转出，并置于废物贮存容器中，将废物运至转运手套箱，转运手套箱有大小与废物贮存容器相符的开口，开口处套有防辐射塑料，将贮存容器装入塑料袋内，并放入外界转运容器中，放入后，通过塑料焊机将转运容器封装，用剪刀裁剪，完成转运箱向外界转运；

针对生产线辐射监控，采用空气取样方式，通过真空泵的吸气作用将空气浮沉吸附到滤纸上，定期做分析，判断是否污染；取样位置分布在生产线的各个关键工艺位置上，取样点均布置在手套箱上方；对于表面可能存在的沾污，采用无纺布擦拭取样，利用表面污染检测仪检测；同时生产线操作人员胸前佩戴释光计，定期进行辐射剂量分析；

在物品转移过程中，相邻手套箱间密封门开启，导致手套箱内的放射性气溶胶进入前置或后置手套箱并附着在手套箱内表面，针对这种情况下的污染，采用化学去污，通过无纺布沾取化学试剂，对污染表面做频繁擦拭，每次擦拭方向相同，且擦拭一次后，更换无纺布至未擦拭位置。

2.根据权利要求1所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的手套箱包括内壳体和外屏蔽材料，内壳体为一体加工的框架，其上开有窥视窗和手套孔。

3.根据权利要求2所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的内壳体材料为304不锈钢，厚度为5-10mm。

4.根据权利要求2所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的外屏蔽材料为模块式双层结构，其材料由内到外分别为含硼不锈钢和球磨铸铁，含硼不锈钢通过螺栓紧固拼接在内壳体上，完全覆盖内壳体，球磨铸铁通过螺栓固定在含硼不锈钢上。

5.根据权利要求4所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的含硼不锈钢厚度为70mm以上，球磨铸铁厚度为50mm以上。

6.根据权利要求4所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的模块式双层结构存在的间隙中添加含硼聚乙烯材料。

7.根据权利要求2所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的窥视窗材料为含铅玻璃，多层含铅玻璃厚度在100mm以上，通过螺栓法兰结合密封垫片将多层含铅玻璃固定在手套箱上，法兰连接处与各层玻璃之间通过密封圈以及压紧力保证密封效果。

8.根据权利要求2所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的手套孔内套有手套，手套材料为含钨橡胶，通过橡胶圈压紧以及外置螺栓法兰压紧保证密封效果；手套孔处安装有手套孔门，不用时关闭。

9.根据权利要求1所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的外界转运容器采用含硼不锈钢材料制成，厚度为20mm以上，双层盖体设计，最里层为不锈钢盖，通过沟槽和密封圈的作用嵌入筒体内部，通过螺栓固定，最外层套有含硼橡胶盖，通过橡胶弹性保证密封效果。

10.根据权利要求1所述的MOX芯块制备工艺辐射防护方法，其特征在于：所述的化学去污采用的化学试剂为石油磺酸。

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