劉云

1特色和創(chuàng)新之處

針對(duì)三代先進(jìn)壓水堆核電站更進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)核輻射安全的設(shè)計(jì)理念，研發(fā)的核島生物屏蔽防護(hù)門(mén)將跨多學(xué)科領(lǐng)域，大量采用核物理與核輻射防護(hù)研究領(lǐng)域的專業(yè)軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)，來(lái)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)與屏蔽性能檢測(cè)評(píng)估。并對(duì)于超大、超重型生物屏蔽防護(hù)門(mén)自身的力學(xué)結(jié)構(gòu)安全，也將采用機(jī)械設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)力學(xué)分析領(lǐng)域的專用程序及檢測(cè)設(shè)備來(lái)進(jìn)行仿真計(jì)算和校核，確保足夠的安全設(shè)計(jì)余度。這些高度專業(yè)化的研發(fā)性質(zhì)工作，一般生產(chǎn)企業(yè)獨(dú)立完成會(huì)比較困難。因此，我公司將會(huì)與中科院等離子體物理研究所、中國(guó)原子能科學(xué)研究院、北京射線應(yīng)用研究中心等科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展密切合作，利于其特有的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，吸收并逐步掌握相關(guān)的分析與計(jì)算技術(shù)，來(lái)完成三代先進(jìn)壓水堆核電站用生物屏蔽防護(hù)門(mén)的研發(fā)。

為盡早完成生物屏蔽防護(hù)門(mén)研發(fā)，搶占有利的市場(chǎng)先機(jī)，我公司選取了其中技術(shù)含量最高的中子屏蔽防護(hù)門(mén)進(jìn)行了前期預(yù)研。以法國(guó)EPR1600堆型中子屏蔽防護(hù)門(mén)采購(gòu)技術(shù)規(guī)范書(shū)中的要求（下列四點(diǎn)）為基本準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)并制作了一樘平開(kāi)型中子屏蔽防護(hù)門(mén)。

1.1門(mén)扇與門(mén)框之間以及面板之間的接縫設(shè)計(jì)，不存在中子泄露通道。

1.2門(mén)扇雙層鋼板內(nèi)填充中子吸收材料含硼聚乙烯的夾心結(jié)構(gòu)，熱區(qū)側(cè)（在直接暴露在輻射中的房間一側(cè)）用Q235-B鋼板來(lái)降低主要來(lái)自于一回路中氮16的伽馬輻射的劑量流量，中間中子吸收材料含硼聚乙烯來(lái)降低主要來(lái)自于堆芯和氮17的中子流量，冷區(qū)側(cè)（在未直接暴露在輻射中的一側(cè)）用Q235-B鋼板來(lái)降低來(lái)自氮16的殘余伽馬射線。

1.3左、右門(mén)扇的接口中縫為企口式，防止直線型的射線輻射。

1.4門(mén)下方與門(mén)洞之間的間隙小于等于10mm，門(mén)內(nèi)側(cè)下部設(shè)有50mm厚活動(dòng)門(mén)檻，來(lái)降低主要來(lái)自于一回路中氮16的伽馬輻射的劑量流量，門(mén)外側(cè)下部設(shè)有翻板機(jī)構(gòu)（可電動(dòng)提升），用100mm中子吸收材料含硼聚乙烯來(lái)降低來(lái)自于堆芯和氮17的殘余中子流量。

圖1中子屏蔽防護(hù)門(mén)的三維模型透視圖

圖2能量為1.25MeV的γ射線面源計(jì)算得到的輻射劑量在門(mén)各切面上的二維分布（左）及縱向一維分布（右）

圖3實(shí)驗(yàn)測(cè)得的門(mén)小樣上各點(diǎn)對(duì)于不同能量γ射線屏蔽衰減倍數(shù)對(duì)比

該門(mén)采用了中子、光子耦合輸運(yùn)程序（MCNP5）進(jìn)行了三維建模計(jì)算與分析，依據(jù)計(jì)算結(jié)果完成了屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并且利用北京射線應(yīng)用研究中心的252Cf中子源和137Cs、60Coγ射線源完成了屏蔽性能檢測(cè)。分析計(jì)算的三維模型、部分結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的部分結(jié)果展示分別見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

為獲得該門(mén)自身重力的應(yīng)力分布及抗震性能特性，采用ANSYS 10.0 有限元程序建立了三維模型，并進(jìn)行了應(yīng)力分析計(jì)算與抗震等級(jí)評(píng)估。

該門(mén)的屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)行了模擬分析及相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證，屏蔽性能達(dá)到了核電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

以上關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)已經(jīng)向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局進(jìn)行了專利申報(bào)。

平開(kāi)式的中子屏蔽防護(hù)門(mén)的樣品

2達(dá)到的主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益

2.1主要技術(shù)指標(biāo)。系列化的生物屏蔽防護(hù)門(mén)能夠適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)、不同堆型、不同使用場(chǎng)合、各種洞口形式狀況下的使用要求。針對(duì)于核電發(fā)展方向的三代核電技術(shù)及更先進(jìn)的核電技術(shù)的包括法國(guó)的EPR、美國(guó)的AP1000和俄羅斯VVER的系列核電站用的生物屏蔽門(mén)的新產(chǎn)品的樣品。其中一種（雙開(kāi)式）中子生物屏蔽防護(hù)門(mén)的主要技術(shù)參數(shù)要求：（1）屏蔽性能要求：伽馬屏蔽10000倍；中子屏蔽100倍。（2）氣密性能：標(biāo)準(zhǔn)狀況下 每小時(shí)泄漏10立方米（內(nèi)外壓差1500帕）。（3）機(jī)械啟閉性能：手動(dòng)啟閉時(shí)應(yīng)平穩(wěn)、順暢；啟閉力不大于800N；啟閉過(guò)程中門(mén)體可在任何位置停留。（4）反復(fù)工作次數(shù)：電動(dòng)門(mén)可靠運(yùn)行2000次以上。

2.2經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)劃完成生物屏蔽防護(hù)門(mén)的研發(fā)及小試，研發(fā)結(jié)束時(shí)，其中大型推拉式生物屏蔽防護(hù)門(mén)（俄羅斯的VVER）試用于田灣核電3、4機(jī)組，完成試銷售收入296萬(wàn)元，獲得利稅100萬(wàn)元。生物屏蔽防護(hù)門(mén)替代進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格是進(jìn)口產(chǎn)品的一半，可為核電站客戶減少投資成本；另外產(chǎn)品的高性價(jià)比可帶動(dòng)出口，為企業(yè)本身帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3社會(huì)效益。（1）可提升核電站設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率。（2）節(jié)省核電站建設(shè)投資。（3）為下一代核電技術(shù)設(shè)計(jì)使用新型生物屏蔽門(mén)提供技術(shù)積累工作。（4）為企業(yè)培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才，增強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力。

1特色和創(chuàng)新之處

針對(duì)三代先進(jìn)壓水堆核電站更進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)核輻射安全的設(shè)計(jì)理念，研發(fā)的核島生物屏蔽防護(hù)門(mén)將跨多學(xué)科領(lǐng)域，大量采用核物理與核輻射防護(hù)研究領(lǐng)域的專業(yè)軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)，來(lái)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)與屏蔽性能檢測(cè)評(píng)估。并對(duì)于超大、超重型生物屏蔽防護(hù)門(mén)自身的力學(xué)結(jié)構(gòu)安全，也將采用機(jī)械設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)力學(xué)分析領(lǐng)域的專用程序及檢測(cè)設(shè)備來(lái)進(jìn)行仿真計(jì)算和校核，確保足夠的安全設(shè)計(jì)余度。這些高度專業(yè)化的研發(fā)性質(zhì)工作，一般生產(chǎn)企業(yè)獨(dú)立完成會(huì)比較困難。因此，我公司將會(huì)與中科院等離子體物理研究所、中國(guó)原子能科學(xué)研究院、北京射線應(yīng)用研究中心等科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展密切合作，利于其特有的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，吸收并逐步掌握相關(guān)的分析與計(jì)算技術(shù)，來(lái)完成三代先進(jìn)壓水堆核電站用生物屏蔽防護(hù)門(mén)的研發(fā)。

為盡早完成生物屏蔽防護(hù)門(mén)研發(fā)，搶占有利的市場(chǎng)先機(jī)，我公司選取了其中技術(shù)含量最高的中子屏蔽防護(hù)門(mén)進(jìn)行了前期預(yù)研。以法國(guó)EPR1600堆型中子屏蔽防護(hù)門(mén)采購(gòu)技術(shù)規(guī)范書(shū)中的要求（下列四點(diǎn)）為基本準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)并制作了一樘平開(kāi)型中子屏蔽防護(hù)門(mén)。

1.1門(mén)扇與門(mén)框之間以及面板之間的接縫設(shè)計(jì)，不存在中子泄露通道。

1.2門(mén)扇雙層鋼板內(nèi)填充中子吸收材料含硼聚乙烯的夾心結(jié)構(gòu)，熱區(qū)側(cè)（在直接暴露在輻射中的房間一側(cè)）用Q235-B鋼板來(lái)降低主要來(lái)自于一回路中氮16的伽馬輻射的劑量流量，中間中子吸收材料含硼聚乙烯來(lái)降低主要來(lái)自于堆芯和氮17的中子流量，冷區(qū)側(cè)（在未直接暴露在輻射中的一側(cè)）用Q235-B鋼板來(lái)降低來(lái)自氮16的殘余伽馬射線。

1.3左、右門(mén)扇的接口中縫為企口式，防止直線型的射線輻射。

1.4門(mén)下方與門(mén)洞之間的間隙小于等于10mm，門(mén)內(nèi)側(cè)下部設(shè)有50mm厚活動(dòng)門(mén)檻，來(lái)降低主要來(lái)自于一回路中氮16的伽馬輻射的劑量流量，門(mén)外側(cè)下部設(shè)有翻板機(jī)構(gòu)（可電動(dòng)提升），用100mm中子吸收材料含硼聚乙烯來(lái)降低來(lái)自于堆芯和氮17的殘余中子流量。

圖1中子屏蔽防護(hù)門(mén)的三維模型透視圖

圖2能量為1.25MeV的γ射線面源計(jì)算得到的輻射劑量在門(mén)各切面上的二維分布（左）及縱向一維分布（右）

圖3實(shí)驗(yàn)測(cè)得的門(mén)小樣上各點(diǎn)對(duì)于不同能量γ射線屏蔽衰減倍數(shù)對(duì)比

該門(mén)采用了中子、光子耦合輸運(yùn)程序（MCNP5）進(jìn)行了三維建模計(jì)算與分析，依據(jù)計(jì)算結(jié)果完成了屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并且利用北京射線應(yīng)用研究中心的252Cf中子源和137Cs、60Coγ射線源完成了屏蔽性能檢測(cè)。分析計(jì)算的三維模型、部分結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的部分結(jié)果展示分別見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

為獲得該門(mén)自身重力的應(yīng)力分布及抗震性能特性，采用ANSYS 10.0 有限元程序建立了三維模型，并進(jìn)行了應(yīng)力分析計(jì)算與抗震等級(jí)評(píng)估。

該門(mén)的屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)行了模擬分析及相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證，屏蔽性能達(dá)到了核電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

以上關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)已經(jīng)向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局進(jìn)行了專利申報(bào)。

平開(kāi)式的中子屏蔽防護(hù)門(mén)的樣品

2達(dá)到的主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益

2.1主要技術(shù)指標(biāo)。系列化的生物屏蔽防護(hù)門(mén)能夠適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)、不同堆型、不同使用場(chǎng)合、各種洞口形式狀況下的使用要求。針對(duì)于核電發(fā)展方向的三代核電技術(shù)及更先進(jìn)的核電技術(shù)的包括法國(guó)的EPR、美國(guó)的AP1000和俄羅斯VVER的系列核電站用的生物屏蔽門(mén)的新產(chǎn)品的樣品。其中一種（雙開(kāi)式）中子生物屏蔽防護(hù)門(mén)的主要技術(shù)參數(shù)要求：（1）屏蔽性能要求：伽馬屏蔽10000倍；中子屏蔽100倍。（2）氣密性能：標(biāo)準(zhǔn)狀況下 每小時(shí)泄漏10立方米（內(nèi)外壓差1500帕）。（3）機(jī)械啟閉性能：手動(dòng)啟閉時(shí)應(yīng)平穩(wěn)、順暢；啟閉力不大于800N；啟閉過(guò)程中門(mén)體可在任何位置停留。（4）反復(fù)工作次數(shù)：電動(dòng)門(mén)可靠運(yùn)行2000次以上。

2.2經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)劃完成生物屏蔽防護(hù)門(mén)的研發(fā)及小試，研發(fā)結(jié)束時(shí)，其中大型推拉式生物屏蔽防護(hù)門(mén)（俄羅斯的VVER）試用于田灣核電3、4機(jī)組，完成試銷售收入296萬(wàn)元，獲得利稅100萬(wàn)元。生物屏蔽防護(hù)門(mén)替代進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格是進(jìn)口產(chǎn)品的一半，可為核電站客戶減少投資成本；另外產(chǎn)品的高性價(jià)比可帶動(dòng)出口，為企業(yè)本身帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3社會(huì)效益。（1）可提升核電站設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率。（2）節(jié)省核電站建設(shè)投資。（3）為下一代核電技術(shù)設(shè)計(jì)使用新型生物屏蔽門(mén)提供技術(shù)積累工作。（4）為企業(yè)培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才，增強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力。

1特色和創(chuàng)新之處

針對(duì)三代先進(jìn)壓水堆核電站更進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)核輻射安全的設(shè)計(jì)理念，研發(fā)的核島生物屏蔽防護(hù)門(mén)將跨多學(xué)科領(lǐng)域，大量采用核物理與核輻射防護(hù)研究領(lǐng)域的專業(yè)軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)，來(lái)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)與屏蔽性能檢測(cè)評(píng)估。并對(duì)于超大、超重型生物屏蔽防護(hù)門(mén)自身的力學(xué)結(jié)構(gòu)安全，也將采用機(jī)械設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)力學(xué)分析領(lǐng)域的專用程序及檢測(cè)設(shè)備來(lái)進(jìn)行仿真計(jì)算和校核，確保足夠的安全設(shè)計(jì)余度。這些高度專業(yè)化的研發(fā)性質(zhì)工作，一般生產(chǎn)企業(yè)獨(dú)立完成會(huì)比較困難。因此，我公司將會(huì)與中科院等離子體物理研究所、中國(guó)原子能科學(xué)研究院、北京射線應(yīng)用研究中心等科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展密切合作，利于其特有的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，吸收并逐步掌握相關(guān)的分析與計(jì)算技術(shù)，來(lái)完成三代先進(jìn)壓水堆核電站用生物屏蔽防護(hù)門(mén)的研發(fā)。

為盡早完成生物屏蔽防護(hù)門(mén)研發(fā)，搶占有利的市場(chǎng)先機(jī)，我公司選取了其中技術(shù)含量最高的中子屏蔽防護(hù)門(mén)進(jìn)行了前期預(yù)研。以法國(guó)EPR1600堆型中子屏蔽防護(hù)門(mén)采購(gòu)技術(shù)規(guī)范書(shū)中的要求（下列四點(diǎn)）為基本準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)并制作了一樘平開(kāi)型中子屏蔽防護(hù)門(mén)。

1.1門(mén)扇與門(mén)框之間以及面板之間的接縫設(shè)計(jì)，不存在中子泄露通道。

1.2門(mén)扇雙層鋼板內(nèi)填充中子吸收材料含硼聚乙烯的夾心結(jié)構(gòu)，熱區(qū)側(cè)（在直接暴露在輻射中的房間一側(cè)）用Q235-B鋼板來(lái)降低主要來(lái)自于一回路中氮16的伽馬輻射的劑量流量，中間中子吸收材料含硼聚乙烯來(lái)降低主要來(lái)自于堆芯和氮17的中子流量，冷區(qū)側(cè)（在未直接暴露在輻射中的一側(cè)）用Q235-B鋼板來(lái)降低來(lái)自氮16的殘余伽馬射線。

1.3左、右門(mén)扇的接口中縫為企口式，防止直線型的射線輻射。

1.4門(mén)下方與門(mén)洞之間的間隙小于等于10mm，門(mén)內(nèi)側(cè)下部設(shè)有50mm厚活動(dòng)門(mén)檻，來(lái)降低主要來(lái)自于一回路中氮16的伽馬輻射的劑量流量，門(mén)外側(cè)下部設(shè)有翻板機(jī)構(gòu)（可電動(dòng)提升），用100mm中子吸收材料含硼聚乙烯來(lái)降低來(lái)自于堆芯和氮17的殘余中子流量。

圖1中子屏蔽防護(hù)門(mén)的三維模型透視圖

圖2能量為1.25MeV的γ射線面源計(jì)算得到的輻射劑量在門(mén)各切面上的二維分布（左）及縱向一維分布（右）

圖3實(shí)驗(yàn)測(cè)得的門(mén)小樣上各點(diǎn)對(duì)于不同能量γ射線屏蔽衰減倍數(shù)對(duì)比

該門(mén)采用了中子、光子耦合輸運(yùn)程序（MCNP5）進(jìn)行了三維建模計(jì)算與分析，依據(jù)計(jì)算結(jié)果完成了屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并且利用北京射線應(yīng)用研究中心的252Cf中子源和137Cs、60Coγ射線源完成了屏蔽性能檢測(cè)。分析計(jì)算的三維模型、部分結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的部分結(jié)果展示分別見(jiàn)圖1、圖2、圖3。

為獲得該門(mén)自身重力的應(yīng)力分布及抗震性能特性，采用ANSYS 10.0 有限元程序建立了三維模型，并進(jìn)行了應(yīng)力分析計(jì)算與抗震等級(jí)評(píng)估。

該門(mén)的屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)行了模擬分析及相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證，屏蔽性能達(dá)到了核電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

以上關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)已經(jīng)向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局進(jìn)行了專利申報(bào)。

平開(kāi)式的中子屏蔽防護(hù)門(mén)的樣品

2達(dá)到的主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益

2.1主要技術(shù)指標(biāo)。系列化的生物屏蔽防護(hù)門(mén)能夠適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)、不同堆型、不同使用場(chǎng)合、各種洞口形式狀況下的使用要求。針對(duì)于核電發(fā)展方向的三代核電技術(shù)及更先進(jìn)的核電技術(shù)的包括法國(guó)的EPR、美國(guó)的AP1000和俄羅斯VVER的系列核電站用的生物屏蔽門(mén)的新產(chǎn)品的樣品。其中一種（雙開(kāi)式）中子生物屏蔽防護(hù)門(mén)的主要技術(shù)參數(shù)要求：（1）屏蔽性能要求：伽馬屏蔽10000倍；中子屏蔽100倍。（2）氣密性能：標(biāo)準(zhǔn)狀況下 每小時(shí)泄漏10立方米（內(nèi)外壓差1500帕）。（3）機(jī)械啟閉性能：手動(dòng)啟閉時(shí)應(yīng)平穩(wěn)、順暢；啟閉力不大于800N；啟閉過(guò)程中門(mén)體可在任何位置停留。（4）反復(fù)工作次數(shù)：電動(dòng)門(mén)可靠運(yùn)行2000次以上。

2.2經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)劃完成生物屏蔽防護(hù)門(mén)的研發(fā)及小試，研發(fā)結(jié)束時(shí)，其中大型推拉式生物屏蔽防護(hù)門(mén)（俄羅斯的VVER）試用于田灣核電3、4機(jī)組，完成試銷售收入296萬(wàn)元，獲得利稅100萬(wàn)元。生物屏蔽防護(hù)門(mén)替代進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格是進(jìn)口產(chǎn)品的一半，可為核電站客戶減少投資成本；另外產(chǎn)品的高性價(jià)比可帶動(dòng)出口，為企業(yè)本身帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3社會(huì)效益。（1）可提升核電站設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率。（2）節(jié)省核電站建設(shè)投資。（3）為下一代核電技術(shù)設(shè)計(jì)使用新型生物屏蔽門(mén)提供技術(shù)積累工作。（4）為企業(yè)培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才，增強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力。