基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构及其设计方法与流程

本发明涉及船舶核动力辐射防护，尤其涉及一种基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构及基设计方法。

背景技术：

1、船舶核动力系统具有功率密度高、续航力极大、运行稳定等明显优点，其在运行及维护过程中不可避免的产生放射性。为确保人员的生命健康及辐射安全、保证舱室的核辐射环境处于合理可行尽量低的水平，需在反应堆及一回路周边设置堆舱屏蔽。船舶核动力辐射屏蔽设计不仅需保证人员辐射安全，还需在船舶核动力总体允许的重量、空间条件下进行屏蔽优化设计，从而实现与总体相匹配的堆舱屏蔽优化方案。

2、目前，船舶核动力一般采用堆舱周边设置混凝土、铅及聚乙烯复合材料等结构形式的堆舱屏蔽方案。堆舱屏蔽主要用于正常工况下对反应堆及一回路产生的中子及γ射线进行屏蔽，其屏蔽重量大，占总屏蔽重量的约80%，是决定屏蔽重量的主要因素。这么大重量的堆舱屏蔽，会增加船体重量。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构及其设计方法，旨在能够在保证人员辐射安全的同时减少船舶核动力堆舱屏蔽重量，并满足船舶核动力及其他等系统用水需求。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，包括密封设置的堆舱结构、以及与所述堆舱结构共型设置的水舱结构，水舱内部设置屏蔽结构并填充有水二者共同起到屏蔽作用，水舱的外部设置有辐射探测器。

3、优选地，所述堆舱结构内部也设置有屏蔽结构。

4、优选地，所述水舱与堆舱结构共用一侧壁或一顶壁。

5、优选地，所述水舱的内侧壁涂覆有防腐层。

6、优选地，所述水舱设置有出水口，出水口上安装有出水管道。

7、优选地，所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构还包括与所述辐射探测器电连接的报警器。

8、优选地，所述堆舱结构采用合金钢制成。

9、优选地，所述水舱采用合金钢制成。

10、本发明进一步提出一种基于上述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构的设计方法，包括以下步骤：

11、根据船舶核动力装置的用水需求、事故条件下放射性包容的需求，初步进行水舱的容积、布置需求、承压以及密封性设计；

12、根据水舱的容积、布置需求、承压以及密封性设计，开展结构强度计算，设计堆舱和水舱的壁厚以及尺寸；

13、根据堆舱内部放射性源项分布及堆舱内设备管道布置，进行放射性源项、堆舱内设备管道和结构的建模，完成堆舱内的辐射场强度分布计算及分析；

14、根据堆舱内的辐射场强度分布，结合屏蔽材料的性能，设计屏蔽结构的组合、厚度以及布置方案；

15、根据堆舱内放射源项分布、堆舱内设备管道布置、堆舱结构、水舱结构和屏蔽装置的初步设计方案，进行放射性源项、堆舱设备管道结构、水舱结构和屏蔽装置的辐射输运计算和建模，完成堆舱和水舱结构结构以及屏蔽装置的强度计算，并根据计算结果进行方案迭代，得到堆舱结构、水舱结构和屏蔽结构的最终方案。

16、本发明提出的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，利用在堆舱设置多功能水舱，在满足船舶核动力及其他等系统用水需求、同时兼做屏蔽功能，形成堆舱屏蔽方案，能较好的对具有高辐射强度的反应堆及一回路进行辐射屏蔽，可在为优化舰船核动力辐射屏蔽重量、节约舰船核动力总体资源、保证运行与人员辐射安全等提供支撑，可用于舰船核动力的堆舱辐射屏蔽设计中。本基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构具有结构简单、容易实现以及工作稳定可靠的优点。

技术特征：

1.一种基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，其特征在于，包括密封设置的堆舱结构、以及与所述堆舱结构共型设置的水舱结构，水舱内部设置屏蔽结构并填充有水二者共同起到屏蔽作用，水舱的外部设置有辐射探测器。

2.如权利要求1所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，其特征在于，所述堆舱结构内部也设置有屏蔽结构。

3.如权利要求1所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，其特征在于，所述水舱与堆舱结构共用一侧壁或一顶壁。

4.如权利要求1所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，其特征在于，所述水舱的内侧壁涂覆有防腐层。

5.如权利要求1所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，其特征在于，所述水舱设置有出水口，出水口上安装有出水管道。

6.如权利要求1所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，其特征在于，还包括与所述辐射探测器电连接的报警器。

7.如权利要求1所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，其特征在于，所述堆舱结构采用合金钢制成。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，其特征在于，所述水舱采用合金钢制成。

9.一种基于权利要求1至8中任意一项所述的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构及其设计方法。本基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构包括密封设置的堆舱结构、以及与堆舱结构共型设置的水舱结构，水舱内部设置屏蔽结构并填充有水二者共同起到屏蔽作用，水舱的外部设置有辐射探测器。本发明提出的基于多功能水舱的船舶核动力堆舱屏蔽结构，利用在堆舱设置多功能水舱，在满足船舶核动力及其他等系统用水需求、同时兼做屏蔽功能，形成堆舱屏蔽方案，能较好的对具有高辐射强度的反应堆及一回路进行辐射屏蔽，可在为优化舰船核动力辐射屏蔽重量、节约舰船核动力总体资源、保证运行与人员辐射安全等提供支撑。

技术研发人员：余少杰,蔡垚,廖健宏,郝锐,王畅
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5