反应堆压力容器顶盖支座屏蔽体设计

窦鹏程

摘 要：反应堆压力容器顶盖支座屏蔽体（以下简称屏蔽体）是核电站换料检修时所使用的专用设备之一。屏蔽体主要有两个方面的功能：一是屏蔽来自RVH下部的γ射线，以减少操作人员所接受的辐射剂量；二是支承（调整）固定RVH密封槽清洗机轨道同时为RVH检查设备提供进出通道。

关键词：屏蔽体；支承；辐射剂量

中图分类号： TL351.6 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）05-172-2

1 概述

反应堆压力容器（RPV）固定和包容堆芯及堆内构件，使核燃料的裂变反应限制在一个密封的空间内进行。它和一回路管道共同组成高压冷却剂的压力边界，是防止放射性物质外逸的第二道屏障之一。

反应堆压力容器由筒体和顶盖两部分组成[1]，材料采用Mn-Ni-Mo低合金钢，其成份中C，Mn，Ni，Mo的质量分数分别为≦0.25%，1.5%，0.4%-1.0%，0.6%，其余为Fe。容器内壁堆焊一层厚度大于5mm的不锈钢。

反应堆压力容器顶盖由半球形顶盖和上法兰焊接而成。顶盖也成半球形，在顶盖上焊有三只吊耳、一根排气管、61个控制棒驱动机构管座、4个热电偶管座和控制棒驱动机构通风罩法兰。

反应堆压力容器顶盖支座屏蔽体（以下简称屏蔽体）是核电站换料检修时所使用的专用设备之一。它坐落在RX 厂房+4.65m平台反应堆容器顶盖（以下简称RVH）存放间里，屏蔽体中心的理论位置是支承RVH 的三个支座的导向杆所在圆的中心。

2 屏蔽体功能及结构

2.1 屏蔽体功能

屏蔽体主要有两个方面的功能：一是屏蔽来自RVH 下部的γ射线，以减少操作人员所接受的辐射剂量；二是支承（调整）固定RVH密封槽清洗机轨道同时为RVH检查设备提供进出通道。

屏蔽体使用环境条件如下：

温度：0～50℃；

相对湿度≤95%；

压力：0.9602-1.060bar；

放射性水平≤20mSv/h；

质保等级： Q3。

2.2 屏蔽體结构及尺寸

屏蔽体的结构主要包括左环、右环、大门、小门、轨道支承、地脚等。左环、右环是屏蔽体的主体（如图1），它和门梁、大门、小门拼接构成一个封闭的环形体。

左环、右环均采用HT200铸造成型。其中一个接头，两环体采用搭接方式（搭接部分厚度均为全厚的1/2）通过4个螺栓和两个的圆柱销联接固定，如图2。在左环和右环上约三分之二高度处沿圆周方向设有3个径向通孔，供吊运环体时使用。三个孔的中心构成一个三角形，环体的重心落在该三角形内，并且距离靠近环体两端的两孔的中心的连线很近。这样，既保证了单独吊运左、右环时环体保持平衡（不翻转），又保证了拼装后采用紧邻两接头的四个孔起吊时整体受力比较均匀。现场吊装完毕后，用6个圆柱塞堵上孔道。另一个接头处，设一可开关的大门，便于检修设备出入。

屏蔽体上的大门和小门是为了满足RVH 检查设备的要求而设置的。大门是检查设备进出的通道（如图3），小门是设备电缆的通道；大门和小门的下边缘距地面均留有间隙，便于门的开关。大门上有插销，同时插销柄兼作手柄。大门通过两个门耳和门轴与左环联接；小门通过合页与大门联接，其上也有插销。

屏蔽体周围共设有23 根RVH密封槽清洗机轨道的支承杆。由于RVH 密封槽清洗机轨道由3 段拼接而成（其中两段较长的轨道焊接在一起，一段较短的轨道用螺钉与另两段联接，可拆卸）在较短的那一段轨道的两端接头处有两个卡口，因此为了适应轨道接头和卡口以及环体接头和大门的位置要求，支承杆沿圆周方向不是完全均匀分布，而是在首先满足轨道两卡口和大门的位置要求下，尽量均匀布置的。支承杆在高度方向有调节能力（如图4），在直径方向单边也有调节能力，以满足RVH 密封槽清洗机对轨道安装的要求。同时，支承杆上还设有在轨道调定后锁紧轨道的装置。

环体下部总共设有6个地脚螺栓，以便将屏蔽体安装就位后固定在地板上，

2.3 屏蔽厚度计算

屏蔽体属非受力构件，因此不需要进行机械性能方面的计算。

屏蔽体的主要目的就是屏蔽来自RVH 下部的γ辐射，因此必须校核屏蔽体的屏蔽厚度，以保证具有足够的屏蔽能力。

原屏蔽体采用厚钢板包壳浇灌厚混凝土作屏蔽层，据此可换算出采用灰铸铁作屏蔽层时所需的屏蔽厚度。钢板密度取7.8×103kg/m3，灰铸铁密度取7.0×103kg/m3，混凝土密度为1.8-2.45×103kg/m3，保守选取其密度为2.45×103kg/m3，按照密度与厚度之乘积相等具有同等屏蔽能力的原则，换算出具有原屏蔽体同等屏蔽能力所需灰铸铁的厚度L=76.1（mm）

现屏蔽体厚度为130mm，远远大于所需厚度；门的厚度为80mm，也超过了所需厚度，可见现屏蔽体的屏蔽能力是足够的。

改进后物项的功能和性能如下：

①混凝土对γ射线的半减弱厚度为50mm，铁的半减弱厚度为15mm；

②原混凝土屏蔽体厚度为200mm，新的铸铁屏蔽体厚度为130mm，径向屏蔽效果比原屏蔽体好。

3 结束语

采用铸铁屏蔽体取代原铁皮混凝土屏蔽体，其优点是：

①便于保证制造和安装精度；

②铸铁比混凝土具有更好的屏蔽性能，可以适当的减少屏蔽体的厚度，为清洗小车留存足够的活动空间；

③同时增加了顶盖密封槽清洗小车支承的调整和固定装置。

参 考 文 献

[1] 广东核电培训中心.900MW压水堆核电站系统与设备（上册）[M].北京：原子能出版社，2007.