CN110047607A - 一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台 - Google Patents

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韦应靖
商洁
唐智辉
温玉萍
杨发涛
赵杨军
谷伟刚
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    • G21F7/00—Shielded cells or rooms
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Abstract

本发明涉及一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，包括屏蔽体，屏蔽体内放置燃料元件托盘，屏蔽体的两端带有开口，屏蔽体的侧面为人员操作面，人员操作面上设有多个条形夹层，两个相邻的条形夹层之间设有滑动防护块，滑动防护块的两侧卡合在条形夹层侧面的滑动卡槽内；滑动防护块上设有贯穿的操作孔，人员操作面上位于两个条形夹层之间设有条形通槽，滑动防护块上的操作孔通过条形通槽与屏蔽体的内腔连通。该工作台可以大大降低工作人员除手部之外器官所受的弱贯穿辐射，对工作人员的职业健康起到保护作用。

Description

一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台
技术领域
本发明涉及辐射防护领域，尤其是一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台。
背景技术
随着核能开发和核技术的广泛应用，弱贯穿辐射危害广泛存在于核工业、放射医学、核技术应用等诸多领域。虽然由于辐射在许多场合较易屏蔽从而减少对人员产生的外照射，但在弱贯穿辐射占较大份额且不便屏蔽的辐射场中工作的人员，如燃料元件生产厂、后处理厂的部分工作场所，其肢端、皮肤仍可能受到较大剂量的照射。特别是β射线能量和剂量都高的场所，需要测量清楚辐射源项特性，并结合辐射源项特性，采取辐射屏蔽措施。对于铀燃料，存在铀系和锕系两大衰变链，发射大量的β射线。对于铀系，从238U开始经过14次连续衰变后到稳定核素206Pb，其中有9次衰变中有β射线放出，产生的β最大能量在0.1MeV-3.28MeV之间，其中212Bi核素β衰变产生了最大能量为3.28MeV的β射线，其余核素产生的β射线最大能量都在2MeV之内。对于锕系，从235U开始经过11次连续衰变后到稳定核素207Pb，其中有6次衰变中有β射线放出，产生的β最大能量在0.04MeV-1.43MeV之间。因此，铀燃料中的铀系和锕系核素一直伴随着β射线的发射，且能量主要集中在2MeV之内。实际测得铀燃料元件的β谱如图1所示，由图1可以看出，实际铀燃料发射的β射线能量主要集中在2MeV以内。
在铀燃料排长作业中，工作人员需要近距离用手操作燃料，把燃料芯块排放整齐，然后装入锆管中。目前在该操作过程中没有采取特别的防护措施，由于铀燃料发射高能β射线较多，人员近距离操作时，眼晶体、皮肤等器官会受到较高的弱贯穿辐射，存在皮肤烧伤和眼晶体剂量超过新的国际剂量限值20mSv的可能。
对于铀燃料元件发射的β射线能量范围，与90Sr-90Y发射的β射线能量(最大能量2.27MeV)基本一致，实际使用90Sr-90Y测量了工作人员佩戴的防护用品对弱贯穿辐射的防护效果如表1所示。
表1现场防护用品对90Sr-90Y弱贯穿辐射防护效果
由表1可以看出，这些防护用品对2MeV的β射线几乎没有防护效果，人员如果佩戴这些防护用品，近距离操作，将会受到很强的弱贯穿辐射。因此，为了保护燃料排长作业工作人员职业健康，需要设计一种具有防护弱贯穿β辐射的操作台。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，包括屏蔽体，屏蔽体内放置燃料元件托盘，屏蔽体的两端带有开口，屏蔽体的侧面为人员操作面，人员操作面上设有多个条形夹层，两个相邻的条形夹层之间设有滑动防护块，滑动防护块的两侧卡合在条形夹层侧面的滑动卡槽内；
滑动防护块上设有贯穿的操作孔，人员操作面上位于两个条形夹层之间设有条形通槽，滑动防护块上的操作孔通过条形通槽与屏蔽体的内腔连通。
进一步，所述滑动防护块的上部连接上侧防护板，滑动防护块的底部连接下侧防护板，上侧防护板和下侧防护板覆盖在条形通槽的外侧，上侧防护板和下侧防护板的侧面设有卡接板，卡接板卡合在条形夹层侧面的滑动卡槽内。
进一步，屏蔽体的底部设有支撑台，燃料元件托盘位于支撑台上，燃料元件托盘的底部设有滚轮。
进一步，所述支撑台上设有导轨，滚轮位于导轨上。
进一步，所述屏蔽体，滑动防护块，上侧防护板以及下侧防护板的材质为屏蔽材料。
进一步，所述屏蔽材料为有机玻璃，塑料，普通玻璃或铅玻璃。
进一步，所述燃料元件托盘上放置燃料元件，燃料元件为铀燃料芯块。
进一步，所述条形夹层与屏蔽体一体成型。
进一步，所述条形通槽的宽度大于操作孔的口径。
本发明的有益效果为：该工作台可以大大降低工作人员除手部之外器官所受的弱贯穿辐射，对工作人员的职业健康起到保护作用。
附图说明
图1为背景技术中铀燃料芯块表面发射的β射线谱；
图2为本发明实施例1的结构示意图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为本发明的人员操作面示意图；
图5为本发明人员操作面的截面示意图；
图6为本发明条形夹层的侧面示意图；
图7为本发明滑动防护块与上侧防护板以及下侧防护板的连接示意图。
具体实施方式
本专利屏蔽防护的目的在于设置足够厚的屏蔽体，各种辐射造成的剂量当量不超过事先规定的控制水平。为有效地屏蔽不同类型的射线，对于弱贯穿辐射β射线的屏蔽，屏蔽β粒子应选用低原子序数的材料以减少轫致辐射，外面再用高原子序数的材料屏蔽轫致辐射和其他光子。屏蔽材料的厚度等于β粒子在该材料中的最大射程时，即可将β粒子完全挡住。根据最大射程法，β粒子在低原子素数物质中的最大射程R(g/cm2)可用经验公式(1)估计：
式中，Eβmax为β粒子最大能量(MeV)。
如果知道材料的密度ρ(g/cm3)，就能根据公式(2)算出与最大射程对应的防护厚度d(cm)：
对于燃料元件排长作业，如果在人员身体和操作的燃料元件之间加一层防护材料，可大大降低工作人员身体接受的弱贯穿辐射。因为作业人员需要直接看着铀燃料元件操作，所用具有弱贯穿辐射防护功能的防护材料应为透明材料，通常可以使用有机玻璃、塑料、普通玻璃、铅玻璃。对于这4种材料，屏蔽2MeV以内的β射线需要的材料厚度如表所示。实际在铀燃料元件排长作业人员弱贯穿防护中，在操作台上方人员和燃料元件之间安装如表2中所列厚度的屏蔽材料，就可以具有弱贯穿防护功能。
表2防护2MeVβ粒子需要材料厚度
材料 密度/g·cm<sup>-3</sup> 防护2MeVβ粒子需要厚度/mm
有机玻璃 1.18 4.2
塑料 1.4 3.6
普通玻璃 2.4-2.6 1.9-2.1
铅玻璃 4.77 1.0
针对以上分析，列举具体的实施例如下：
实施例1
如图2所示，一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，包括屏蔽体1，屏蔽体1内放置燃料元件托盘2，燃料元件托盘2上放置燃料元件13，燃料元件13为铀燃料芯块，屏蔽体1的两端带有开口，屏蔽体1的侧面为人员操作面3，人员操作面3上设有多个条形夹层4，条形夹层4与屏蔽体1一体成型，两个相邻的条形夹层4之间设有滑动防护块5，滑动防护块5的两侧卡合在条形夹层4侧面的滑动卡槽6内；
如图4至图7所示，滑动防护块5上设有贯穿的操作孔7，人员操作面上位于两个条形夹层4之间设有条形通槽14，滑动防护块5上的操作孔7通过条形通槽14与屏蔽体1的内腔连通，条形通槽14的宽度大于操作孔7的口径。
进一步，滑动防护块5的上部连接上侧防护板8，滑动防护块5的底部连接下侧防护板9，上侧防护板8和下侧防护板9覆盖在条形通槽14的外侧，上侧防护板8和下侧防护板9的侧面设有卡接板10，卡接板10卡合在条形夹层侧面的滑动卡槽6内，屏蔽体1的底部设有支撑台11，燃料元件托盘2位于支撑台11上，支撑台11可以为普通桌面，燃料元件托盘2的底部设有滚轮12。
所述屏蔽体1，滑动防护块5，上侧防护板8以及下侧防护板9的材质为屏蔽材料。屏蔽材料为有机玻璃，塑料，普通玻璃或铅玻璃，屏蔽材料均为透明材料。如果屏蔽材料为有机玻璃的话，屏蔽体1，滑动防护块5，上侧防护板8以及下侧防护板9的厚度大于4.2mm；如果屏蔽材料为透明塑料的话，屏蔽体1，滑动防护块5，上侧防护板8以及下侧防护板9的厚度大于3.6mm；
如果屏蔽材料为普通玻璃的话，屏蔽体1，滑动防护块5，上侧防护板8以及下侧防护板9的厚度为1.9-2.1mm；如果屏蔽材料为铅玻璃的话，屏蔽体1，滑动防护块5，上侧防护板8以及下侧防护板9的厚度大于1.0mm。
由于屏蔽体1的材质透明，实际操作时，燃料元件托盘2从屏蔽体1的一侧端口载入燃料元件13，人手臂通过操作孔7伸入到屏蔽体1的内腔中，在燃料元件托盘2前进过程中，工作人员可以看到屏蔽体1内部的情况并对燃料元件托盘2上的燃料元件13进行排长作业，排长后的燃料元件托盘2前进到屏蔽体1的另一端口并被拿走。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，支撑台11上设有导轨15，滚轮12位于导轨15上，这样主要是方便燃料元件托盘2在屏蔽体1内能够从左到右平稳移动。提高了排长作业的效率。
该工作台可以大大降低工作人员除手部之外器官所受的弱贯穿辐射，对工作人员的职业健康起到保护作用。
最后应说明的是，以上各个实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例说记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不是相应技术方案的本质脱离本发明个实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，包括屏蔽体，屏蔽体内放置燃料元件托盘，其特征在于，屏蔽体的两端带有开口，屏蔽体的侧面为人员操作面，人员操作面上设有多个条形夹层，两个相邻的条形夹层之间设有滑动防护块，滑动防护块的两侧卡合在条形夹层侧面的滑动卡槽内；
滑动防护块上设有贯穿的操作孔，人员操作面上位于两个条形夹层之间设有条形通槽，滑动防护块上的操作孔通过条形通槽与屏蔽体的内腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，所述滑动防护块的上部连接上侧防护板，滑动防护块的底部连接下侧防护板，上侧防护板和下侧防护板覆盖在条形通槽的外侧，上侧防护板和下侧防护板的侧面设有卡接板，卡接板卡合在条形夹层侧面的滑动卡槽内。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，屏蔽体的底部设有支撑台，燃料元件托盘位于支撑台上，燃料元件托盘的底部设有滚轮。
4.根据权利要求3所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，所述支撑台上设有导轨，滚轮位于导轨上。
5.根据权利要求2所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，所述屏蔽体，滑动防护块，上侧防护板以及下侧防护板的材质为屏蔽材料。
6.根据权利要求5所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，所述屏蔽材料为有机玻璃，塑料，普通玻璃或铅玻璃。
7.根据权利要求6所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，屏蔽材料为有机玻璃，屏蔽体，滑动防护块，上侧防护板以及下侧防护板的厚度大于4.2mm。
8.根据权利要求6所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，屏蔽材料为透明塑料，屏蔽体，滑动防护块，上侧防护板以及下侧防护板的厚度大于3.6mm。
9.根据权利要求6所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，屏蔽材料为普通玻璃，屏蔽体，滑动防护块，上侧防护板以及下侧防护板的厚度为1.9-2.1mm。
10.根据权利要求6所述的一种具有弱贯穿辐射防护功能的排长作业工作台，其特征在于，屏蔽材料为铅玻璃，屏蔽体，滑动防护块，上侧防护板以及下侧防护板的厚度大于1.0mm。
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