用于脉冲堆的辐照实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于反应堆应用技术及辐射效应研究领域，具体涉及到反应堆中子源用于 位移损伤效应实验平台的存储、更换及定位装置，具体涉及一种用于脉冲堆的辐照实验装 置。
【背景技术】
[0002] 空间辐射环境中存在大量高能质子、电子和重离子，这些高能质子、电子和重离子 对航天器电子元器件产生位移损伤效应，导致航天器电子系统性能退化和失效，反应堆中 子源是目前国内外研究和考核航天器电子元器件位移损伤效应常用中子源。空间位移损伤 效应是航天器电子元器件在轨可靠运行能力评估的重点之一，开展中子辐射损伤效应研究 对评估航天器的在轨可靠运行能力具有重要意义。目前我国缺乏适用于空间位移损伤效应 试验研究需求的具有不同中子伽马比的反应堆中子源，制约了航天器电子元器件空间位移 损伤效应实验研究的深入发展，是急需解决的瓶颈问题。
[0003] 为深入研究航天器电子元器件的位移损伤效应，提出了航天器电子元器件 位移损伤辐照试验的任务需求，并制定了相应的抗中子辐照指标=IMeV等效中子注量 为I X 101Qn · cm 2至I X 10 12n · cm 2。中子注量率一般要求位于5 X 106n · cm 2 · s 1至 5X10sn · cm2 · s 1之间。目前脉冲堆辐照腔不能提供该中子辐射环境，为此满足航天器电 子元器件位移损伤效应试验研究的低中子注量率辐照实验装置。脉冲反应堆的1#径向孔 道出口处的中子注量率与上述需求基本处于同一水平。脉冲反应堆是以铀氢锆燃料-慢化 剂材料作元件、石墨-水作反射层的池式研究堆，堆芯靠池水自然循环冷却，具有固有安全 性高、实验孔道设置较全的特点。脉冲反应堆径向孔道中子、γ参数的最初设计指标不满 足当前位移损伤效应试验研究和考核要求。
[0004] 径向孔道为偏心结构，在进行空间位移损伤效应实验准备时，由用户单位选择中 子伽马比、快中子注量率等实验参数，以此确定选择哪台空间位移损伤效应屏蔽辐照腔。随 后实验人员布置待考核电子元器件与相应测量系统，布置完成后即可启堆并进行位移损伤 效应研究。但由于径向孔道屏蔽室空间内部及走廊的空间限制，屏蔽室内无法同时放置多 台屏蔽辐照腔及其相应的起吊装置（每台装置自重为500kg)。如果利用走廊建立相应的轨 道吊装屏蔽辐照腔，则实验人员无法出入。为此，多台屏蔽辐照腔的更换、储存与定位成为 实验平台能否正常运转的关键问题。
[0005] 在解决屏蔽辐照腔的更换、储存与定位问题时，遇到的限定条件如下：
[0006] 1、空间位移效应实验平台由屏蔽辐照腔和中子捕集器组成，屏蔽辐照腔的屏 蔽结构参数决定了辐照实验平台的辐射场参数，但各屏蔽辐照腔的外形尺寸相同，即为 470 X 470 X 550mm，自重约为500kg。为对径向孔道内及环境中的热中子、伽马射线进行有效 屏蔽，屏蔽辐照腔必须与径向孔道出口紧密贴合。同时还要使其与径向孔道辐射场束斑精 确定位，以保证实验样品进行空间位移损伤效应时可以处于均匀的辐射场中；
[0007] 2、为防止辐射场中的快中子通过屏蔽辐照腔后，经过环境散射再次进入辐照实验 装置设计了中子捕集器，中子捕集器与屏蔽辐照腔同样紧密贴合。为方便实验人员布置实 验样品与相关测量系统，中子捕集器与屏蔽辐照腔需要具有可移动性；
[0008] 3、为满足不同实验需求研制的屏蔽辐照腔为3台，现有的径向孔道屏蔽室无法同 时放置如此多的屏蔽辐照腔，为此更换屏蔽辐照腔必须使用自动化的机械装置。为保证实 验人员能够方便进入孔道屏蔽室，用于屏蔽辐照腔置更换的自动化装置不能占用走廊；
[0009] 4、为保证实验过程中人员辐射防护安全，用于屏蔽辐照腔更换的自动化装置不能 够破坏现有径向孔道屏蔽装置的屏蔽结构。
【发明内容】
[0010] 本发明提供了一种用于脉冲堆的辐照实验装置，该辐照实验装置屏蔽效果好，能 够安装多台屏蔽辐照腔，并能够对这些屏蔽辐照腔进行自动化转运、更换及存储。
[0011] 本发明的技术方案如下：
[0012] 用于脉冲堆的辐照实验装置，脉冲堆设有一径向孔道，径向孔道包括孔道出口，径 向孔道内设有中子捕集器，径向孔道外部设有屏蔽体，其特殊之处在于：所述屏蔽体上开设 有通过孔；所述辐照实验装置包括活动屏蔽盖、屏蔽储存架、双丝杠同步驱动机构和电梯， 屏蔽储存架设置在屏蔽体上方并避开通过孔所在区域，屏蔽储存架具有多层物架用以分别 放置不同规格的屏蔽辐照腔；每层物架设有供屏蔽辐照腔通过的开口；
[0013] 双丝杠同步驱动机构包括丝杠、驱动电机和同步传动机构，丝杠有两根，活动屏蔽 盖覆于通过孔上并活动套接在这两根丝杠上，每根丝杠的两端分别设置有底座和顶部固定 座，顶部固定座的安装位置高于屏蔽储存架的高度；驱动电机驱动同步传动机构旋转，同步 传动机构带动两根丝杠同步旋转；电梯包括电动推杆、第一锁止机构及电梯轿厢；
[0014] 电动推杆和第一锁止机构设置在电梯轿厢内，第一锁止机构用于锁止固定电梯轿 厢运载的屏蔽辐照腔，电动推杆用于推动电梯轿厢运载的屏蔽辐照腔运动；
[0015] 所述屏蔽储存架的每层物架均包括驱动部件和传动部件，并设有供屏蔽辐照腔通 过的开口；所述屏蔽辐照腔呈桶状，屏蔽辐照腔的开口朝向物架内侧；
[0016] 若电梯轿厢运动至任意一层物架的开口处时，电梯轿厢的开口与相应物架的开口 正对，驱动部件驱动传动部件运动，传动部件带动相应物架内的屏蔽辐照腔由屏蔽储存架 运动至电梯轿厢内；
[0017] 电梯轿厢的两侧设有传动丝母，传动丝母分别与两根丝杠一一对应螺纹连接；丝 杠旋转时，电梯轿厢将沿丝杠上下运动，在电梯轿厢运动过程中，电梯轿厢能够将活动屏蔽 盖顶起随电梯轿厢运动；电梯轿厢位于最底层时，电梯轿厢的开口与所述孔道出口正对，电 动推杆推动屏蔽辐照腔运动至孔道出口处与中子捕集器对接。
[0018] 每层物架底部均设有轨道一，电梯轿厢的底部设有轨道二；屏蔽辐照腔的底部设 有滚轮，滚轮的轮距、轨道一的轨距和轨道二的轨距均相等，若电梯轿厢运动至任意一层物 架的开口处时，轨道二与相应的轨道一对接。
[0019] 上述屏蔽辐照腔的腔体由内向外依次为铅屏蔽层、含硼聚乙烯的屏蔽层和铝壳。
[0020] 上述径向孔道为长方体状。
[0021] 屏蔽储存架还包括钢板屏蔽层，钢板屏蔽层上开设有钢检修门，每层物架位于钢 屏蔽层内，每层物架均设有第二锁止机构，若屏蔽辐照腔不工作时，第二锁止机构用于将屏 蔽辐照腔锁止在相应的轨道一上。
[0022] 活动屏蔽盖包括自下而上的聚乙烯慢化层、含硼聚乙烯的慢化吸收层一、铁吸收 层一、含硼聚乙烯的慢化吸收层二和铁吸收层二，自下而上各层的厚度分别为l〇cm、12cm、 8cm、IOcm 和 12cm。
[0023] 两根丝杠的上端设有用于锁止活动屏蔽盖的第三锁止机构，当检修时，可通过第 三锁止机构将活动屏蔽盖固定在两根丝杠的上端，方便检修人员进出；所述屏蔽体上设有 厚度是IOcm的聚乙烯屏蔽门，为工作人员的通过提供了方便。
[0024] 上述规格与辐射场参数有关。
[0025] 上述底座是箱梁式底座，驱动电机安装在顶部固定座上，传动部件为丝杠传动部 件，驱动电机为伺服电机。
[0026] 活动屏蔽盖是基于蒙特卡罗方法的MCNP软件设计的活动屏蔽盖。
[0027] 本发明具有的有益效果：
[0028] 1、该辐照转运装置能够在狭小的实验空间内实现多台不同参数屏蔽辐照腔的快 速更换、存储，降低了实验人员受照剂量；
[0029] 2、本发明的活动屏蔽盖是基于蒙特卡罗方法的MCNP软件设计的，有效降低了脉 冲堆径向孔道屏蔽体外的辐射水平，保证实验人员的辐射防护安全；
[0030] 3、双丝杠同步驱动机构，在伺服电机驱动下能够实现电梯轿厢的升降与定位，整 体定位精度可达〇. Imm ;
[0031] 4、本发明的屏蔽储存架，与电梯轿厢联合作用下可以实现多台屏蔽辐照腔的轮换 与存储。屏蔽储存架每层带有第二锁止机构与驱动机构，第二锁止机构能够实现屏蔽辐照 腔存储状态下的锁止，保证地震时屏蔽辐照腔不滑落。驱动机构可以实现屏蔽辐照腔在电 梯