用于反应堆的屏蔽组件及其屏蔽结构的制作方法

本发明涉及核反应堆技术领域，特别是涉及一种用于反应堆的屏蔽组件及其屏蔽结构。

背景技术：

反应堆的容纳结构用于容纳反应堆，虽然反应堆的容纳结构可以起到一定的降低辐射的作用，但是由于容纳结构具有开口，反应堆产生的部分辐射仍然可以通过该开口向外泄露，严重危害作业人员的人身以及财产安全。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于反应堆的屏蔽组件及其屏蔽结构。

根据本发明的一个方面，提供一种用于反应堆容纳结构的屏蔽结构，其中，所述反应堆容纳结构限定出用于容纳至少部分反应堆且具有开口的容纳腔，所述屏蔽结构包括：屏蔽本体，所述屏蔽本体具有连接部，所述连接部用于与所述反应堆容纳结构连接以使所述屏蔽本体覆盖所述开口，从而减少所述至少部分反应堆产生的至少部分辐射由所述开口向所述容纳腔外泄漏。

可选地，所述屏蔽本体包括：沿所述容纳腔的延伸方向布置的至少一个第一屏蔽体和至少一个第二屏蔽体，其中所述第一屏蔽体由屏蔽第一辐射的屏蔽材料制成，所述第二屏蔽体由屏蔽与所述第一辐射不同的第二辐射的屏蔽材料制成，从而使得所述屏蔽本体在覆盖所述开口时，减少所述至少部分反应堆产生的至少部分所述第一辐射以及至少部分所述第二辐射由所述开口向所述容纳腔外泄漏。

可选地，每个所述第一屏蔽体包括沿所述开口的延伸方向布置的多个第一子屏蔽体，每个所述第一子屏蔽体包括：第一板状物、与所述第一板状物相对设置的第二板状物、支撑件和第一填充物，其中所述支撑件连接所述第一板状物以及所述第二板状物，以与所述第一板状物、所述第二板状物共同限定出屏蔽腔；且所述第一填充物设置于所述屏蔽腔。

可选地，所述第一板状物、所述第二板状物和所述支撑件由金属材料制成；所述第一填充物包括混凝土。

可选地，所述至少一个第一屏蔽体为沿所述容纳腔的延伸方向布置的多个第一屏蔽体，并且，设置在相对远离所述容纳腔的腔底的所述第一屏蔽体在所述容纳腔的延伸方向的垂直平面上的正投影覆盖设置在相对靠近所述容纳腔的腔底的所述第一屏蔽体在所述垂直平面上的正投影。

可选地，所有所述第一子屏蔽体之间的接触面在所述垂直平面上的多条投影线没有交点。

可选地，至少部分相邻的所述第一屏蔽体配置成设置于所述反应堆容纳结构时在所述相邻的所述第一屏蔽体间产生容纳空间，至少一个所述第二屏蔽体设置在所述容纳空间，并且，所述相邻的所述第一屏蔽体中，靠近所述容纳腔的腔底的所述第一屏蔽体用于支撑设置在所述容纳空间内的所有所述第二屏蔽体，所述容纳空间内的所有所述第二屏蔽体中，远离所述容纳腔的腔底的所述第二屏蔽体与所述相邻的所述第一屏蔽体中远离所述容纳腔的腔底的所述第一屏蔽体间隔设置。

可选地，每个所述第二屏蔽体包括沿所述开口的延伸方向布置的多个第二子屏蔽体，所述多个第二子屏蔽体之间的接触面至少包括曲面或延伸方向不同的多个子接触面。

可选地，所述连接部包括开设于所述屏蔽本体的至少一个连接孔，所述至少一个连接孔用于连接连接件，所述连接孔通过所述连接件与所述反应堆容纳结构连接。

可选地，所述连接部包括形成于所述屏蔽本体的至少一个限位结构，且所述至少一个限位结构设置成在所述屏蔽本体连接于所述反应堆容纳结构时与所述反应堆容纳结构配合以限制所述屏蔽本体在至少部分方向上的移动。

可选地，所述屏蔽本体还包括可拆卸的吊装部，所述吊装部用于供外部施力工具施力。

可选地，所述屏蔽本体开设有贯通孔，所述贯通孔用于使另一部分所述反应堆经所述贯通孔延伸至所述容纳腔外。

可选地，所述屏蔽结构还包括：第三屏蔽体，设置在所述屏蔽本体远离所述容纳腔的腔底的一侧与所述贯通孔对应的位置处，并且所述第三屏蔽体与所述屏蔽本体共同限定出容置空间，所述容置空间用于容纳所述另一部分所述反应堆，所述第三屏蔽体用于减少所述另一部分所述反应堆产生的至少部分辐射向所述容置空间外泄漏。

可选地，所述第三屏蔽体由屏蔽第三辐射的屏蔽材料和屏蔽与所述第三辐射不同的第四辐射的屏蔽材料制成，从而所述第三屏蔽体用于减少所述另一部分所述反应堆产生的至少部分所述第三辐射和至少部分所述第四辐射向所述容置空间外泄漏。

可选地，所述屏蔽本体与所述贯通孔对应的区域设置有凹槽，用于提供所述反应堆与所述贯通孔对应的部分在安装时的操作空间；第二填充物，用于在所述反应堆与所述贯通孔对应的部分安装完成后填充所述凹槽。

可选地，所述第二填充物包括混凝土。

根据本发明的另一方面，提供一种用于反应堆的屏蔽组件，其中，包括：反应堆容纳结构，所述反应堆容纳结构限定出用于容纳至少部分所述反应堆且具有开口的容纳腔；根据上述任一所述屏蔽结构，其中，所述屏蔽结构的屏蔽本体用于覆盖所述开口。

本发明的这种屏蔽结构以及具有其的屏蔽组件，由于减少了由开口向容纳腔外泄漏的辐射，具有较好的屏蔽辐射的效果，从而有效地保证作业人员的人身以及财产安全，进一步地，采用模块化设计，使得屏蔽结构以及屏蔽组件结构简单、方便安装，更进一步地，这种屏蔽结构以及屏蔽组件还能够实现反应堆部分结构的支撑和固定功能。

附图说明

图1为根据本发明实施例的屏蔽组件的剖面图；

图2为根据本发明实施例的屏蔽结构的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的屏蔽结构的剖面图；

图4为根据本发明实施例的屏蔽结构的一种第一屏蔽体的部分第一子屏蔽体示意图；

图5为根据本发明实施例的屏蔽结构的另一种第一屏蔽体的部分第一子屏蔽体示意图；

图6为根据本发明实施例的屏蔽结构的一种第二屏蔽体的第二子屏蔽体的连接方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例进行详细地说明。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

本发明的实施例首先提供一种用于反应堆容纳结构200的屏蔽结构100，图1为根据本发明实施例的屏蔽组件的剖面图(图1中的屏蔽组件示出了本实施例的屏蔽结构100)，参照图1，所述反应堆容纳结构200限定出用于容纳至少部分反应堆300且具有开口的容纳腔210，根据不同类型的反应堆300的结构需求，反应堆容纳结构200可以设置成例如：地下核电站的混凝土堆腔、池式反应堆的水池、核电站的屏蔽墙等。

屏蔽结构100包括屏蔽本体10，屏蔽本体10具有连接部20，连接部20用于与反应堆容纳结构200进行连接，以使得屏蔽本体10覆盖反应堆容纳结构200的开口，从而减少至少部分反应堆300产生的至少部分辐射由该开口向容纳腔210外泄漏。可以理解，反应堆容纳结构200的开口位置并不限于图1中示出的开口在容纳结构200的顶部，根据不同的需求，反应堆容纳结构200的开口可以在任意位置，甚至可以呈现任意的形状，屏蔽本体10可以做出相应的调整以覆盖该开口。

本实施例的这种屏蔽结构100，由于减少了由开口向容纳腔210外泄漏的辐射，具有较好的屏蔽辐射的效果，从而有效地保证作业人员的人身以及财产安全，例如避免反应堆300附近的仪器仪表失灵损坏等。

本领域技术人员可以理解地，屏蔽结构100减少的该部分辐射不仅可以是核辐射，还可以是热辐射。屏蔽本体10与反应堆容纳结构200对应区域可以与反应堆容纳结构200与屏蔽本体10对应的区域相适配，以提高连接的稳定性。

进一步，图2为根据本发明实施例的屏蔽结构100的结构示意图；图3为根据本发明实施例的屏蔽结构100的剖面图，参照图1和图2、图3，在一些实施方式中屏蔽本体10可以包括沿着所述容纳腔210的延伸方向布置的至少一个第一屏蔽体11和至少一个第二屏蔽体12，为了满足生物屏蔽的需求，第一屏蔽体11由屏蔽第一辐射的屏蔽材料制成，第二屏蔽体由屏蔽与第一辐射不同的第二辐射的屏蔽材料制成，从而当屏蔽本体10覆盖了反应堆容纳结构200的开口时，能够减少容纳腔210内的反应堆30产生的至少部分第一辐射和至少部分第二辐射向容纳腔210外泄漏。

在一些实施方式中，第一辐射为光子辐射，第二辐射为中子辐射，相对应的，第一屏蔽体11的屏蔽材料通常采用含有高原子序数的元素，例如：钢、铅、普通混凝土、重混凝土等，第二屏蔽体12的屏蔽材料通常采用原子序数较小或含有大量氢的物质进行中子屏蔽，例如：氢化锂、硼、石墨等。可以理解，根据不同的需求，屏蔽结构100可以包括任意数量的第一屏蔽体11和第二屏蔽体12，并且可以根据实际需求将其以任意方式进行排列和布置。

图4为根据本发明实施例的屏蔽结构100的一种第一屏蔽体11的部分第一子屏蔽体110示意图，图5为根据本发明实施例的屏蔽结构100的另一种第一屏蔽体11的部分第一子屏蔽体110示意图，在一些实施方式中，参照图1和图4、图5，为了方便安装，每个第一屏蔽体11包括沿着反应堆容纳结构200的开口的延伸方向布置的多个第一子屏蔽体110，每个第一子屏蔽体110都包括：第一板状物111、和第一板状物111相对设置的第二板状物112、支撑件113和第一填充物114，支撑件113将第一板状物111和第二板状物112连接，并与第一板状物111和第二板状物112共同限定出屏蔽腔，第一填充物114设置在该屏蔽腔内，设置模块化的第一子屏蔽体110使得第一屏蔽体11在安装时更加方便。第一板状物111或第二板状物112可以与支撑件113垂直，以使第一板状物111与支撑件113的截面或第二板状物112与支撑件113的截面为t形，以提高结构强度。

进一步，在一些实施方式中，第一板状物111、第二板状物112、支撑件113采用金属制成，优选的，采用钢材料制成，以使得第一子屏蔽体110具有较高强度，并可以有效降低第一子屏蔽体110的厚度，第一填充物114包括混凝土，以减少成本，这些含有高原子序数的元素的材料具有良好的光子屏蔽效果，并且，根据不同屏蔽能谱的需求，可以设计不同密度的混凝土。在一些实施方式中，为了方便第一屏蔽体111的安装，可以先将第一板状物111、第二板状物112、支撑件113进行连接，并连接至反应堆容纳结构200，然后再进行第一填充物114的填充。

在一些实施方式中，为了提高第一填充物114与支撑件113之间的连接强度，将支撑件113设置成还包括多个不同方向和数量的栓钉和角钢，从而栓钉和角钢会在第一填充物114凝固后留在第一填充物114的内部，将第一填充物114与支撑件113固定。

在一些实施方式中，屏蔽结构100包括沿着容纳腔210的延伸方向布置的多个第一屏蔽体11，参照图1至图3，并且，设置在相对远离所述容纳腔210的腔底的所述第一屏蔽体11在所述容纳腔210的延伸方向的垂直平面上的正投影覆盖设置在相对靠近所述容纳腔210的腔底的所述第一屏蔽体11在所述垂直平面上的正投影，例如，当反应堆容纳结构200如图1所示开口在顶部并且开口呈圆形时，位于相对上方的第一屏蔽体11拥有相对较大的直径，这样的设置使得多个第一屏蔽体11在连接至反应堆容纳结构200时，中子和光子不会从斜向泄漏。

进一步，在一些实施方式中，屏蔽结构100包括沿着容纳腔210的延伸方向布置的多个第一屏蔽体11，每个第一屏蔽体11又包括多个沿开口延伸方向布置的第一子屏蔽体110，这些第一子屏蔽体110之间的接触面在所述垂直平面上有多条投影线，这些投影线之间没有交点，例如，在如图1至图3所示的屏蔽结构中，位于上方的第一屏蔽体11的多个第一子屏蔽体110之间的接触面与位于下方的第一屏蔽体11的多个第一子屏蔽体110之间的接触面是相互错开的，这些接触面在所述垂直平面的投影线没有交点，也就是说上方与下方的接触面之间的缝隙不会存在贯通的部位，从而避免了辐射从这些第一子屏蔽体110之间的接触面的缝隙泄漏。

在一些实施方式中，至少部分相邻的所述第一屏蔽体11配置成设置于所述反应堆容纳结构200时在所述相邻的所述第一屏蔽体11间产生容纳空间，至少一个所述第二屏蔽体12设置在所述容纳空间，并且，所述相邻的所述第一屏蔽体11中，靠近所述容纳腔210的腔底的所述第一屏蔽体11用于支撑设置在所述容纳空间内的所有所述第二屏蔽体12，所述容纳空间内的所有所述第二屏蔽体12中，远离所述容纳腔210的腔底的所述第二屏蔽体12与所述相邻的所述第一屏蔽体11中远离所述容纳腔的腔底的所述第一屏蔽体11间隔设置，换言之，参照图1，在一些实施方式中第二屏蔽体12设置在两个相邻的第一屏蔽体11中间，由于第一屏蔽体11通常具有较高的重量和强度，因此，第二屏蔽体12设置成由其中的一个第一屏蔽体11进行支撑，并与另一个第二屏蔽体11保持一定的间隔，例如，图1中的第二屏蔽体12由位于下方的第一屏蔽体11进行支撑，而位于上方的第一屏蔽体11固定在反应堆容纳结构200时与下方的第一屏蔽体11离开了预定的距离，使得其与第二屏蔽体12留出了一定的间隔，不需要通过第二屏蔽体12进行支撑，从而第二屏蔽体12不会受到第一屏蔽体11的挤压。

为了进一步方便安装，在一些实施方式中，第二屏蔽体12也可以包括沿反应堆容纳结构200的开口的延伸方向布置的多个第二子屏蔽体120，为了防止辐射从这些第二子屏蔽体120的接触面的缝隙中泄漏，将第二子屏蔽体120之间的接触面设置成至少包括曲面或延伸方向不同的多个子接触面，图6为根据本发明实施例的屏蔽结构100的一种第二屏蔽体12的第二子屏蔽体120的连接方式示意图，图6中示出了两种子接触面的示意图，可以理解，子接触面的设置可以有多种形式，也可以仅设置一个曲面作为接触面来实现相同的功能。

屏蔽结构100还包括连接部20，连接部20用于将屏蔽结构100连接到反应堆容纳结构200，在一些实施方式中，连接部20包括开设在屏蔽本体10的至少一个连接孔21，连接孔21用于连接连接件，连接孔21通过连接件与反应堆容纳结构200连接，连接件可以设置成例如螺栓、锚栓等。在一些实施方式中，参照图4，第一屏蔽体11布置有多个第一子屏蔽体110，在这些实施方式中每个第一子屏蔽体110中均设置至少一个连接孔21。本领域技术人员可以理解，每个第一屏蔽体11以及每个第二屏蔽体12对应的位置处都可以开设有该连接孔21。

在一些实施方式中，连接部20还包括形成与屏蔽本体10的至少一个限位结构22，其设置成在屏蔽本体10连接于反应堆容纳结构200时，与形成于反应堆容纳结构200的结构相配合，来限制屏蔽本体10在至少部分方向上的运动，例如，参照图2和图5，在一些实施方式中限位结构22设置成形成在第一屏蔽体11的凹槽，在反应堆容纳结构200上设置有与之对应的凸起部(图中未示出)，从而限制屏蔽本体10在水平平面上的移动，可以理解，限位结构22也可以是形成在屏蔽本体上的凸起部或其他可实现相同功能的结构。

在一些实施方式中，为了方便屏蔽结构100的安装，屏蔽本体10还包括可拆卸地设置的吊装部30，用于供外部施力工具施力，例如，参照图2至图3，吊装部30可以设置成吊耳，通过螺栓连接至第一屏蔽体11，在如图所示的实施方式中，利用吊装部30与吊装设施相配合，将位于下方的第一屏蔽体11连接至反应堆容纳结构200，然后将吊装部30拆卸，防止其干预后续的安装过程，并用第一填充物114将吊装部30留下的孔隙进行填充，防止辐射泄漏，然后在再进行第二屏蔽体12以及上方的第一屏蔽体11的安装。在一些实施方式中，在安装第二屏蔽体12时也可以将吊装部30连接在第二屏蔽体12上，安装完成后将吊装部30拆卸并使用第二屏蔽材料对其留下的孔隙进行填充，然后将吊装部30连接在上方的第一屏蔽体11并继续安装，即，每次安装第一屏蔽体11或第二屏蔽体12之前，先将已经安装完成的第一屏蔽体11或第二屏蔽体12的吊装部30拆卸。本领域技术人员可以理解地，远离腔底的第一屏蔽体11或第二屏蔽体12的吊装部30可以设置成不可拆卸。

在一些实施方式中，反应堆300的某些结构需要穿过屏蔽结构100，例如，贯穿泵、电离室、液位计、热交换器以及提升机和换料机等，在这些实施方式中，参照图1和图5，屏蔽本体10上开设有贯通孔13，用于使上述结构延伸至容纳腔210之外。

进一步，为了屏蔽上述延伸至容纳腔210之外的反应堆300的结构产生的辐射，在一些实施方式中，如图1至图3所示，屏蔽结构100还包括第三屏蔽体14，设置在屏蔽本体10远离所述容纳腔腔底的一侧与贯通孔13对应的位置处，第三屏蔽体与屏蔽本体10共同限定出容置空间15，用于容纳上述结构，并且减少该部分结构产生的至少部分辐射向容置空间15外泄漏。

进一步，第三屏蔽体14由屏蔽第三辐射的屏蔽材料和屏蔽与所述第三辐射不同的第四辐射的屏蔽材料制成，在一些实施方式中，第三辐射等同于第一屏蔽体11所屏蔽的第一辐射，第四辐射等同于第二屏蔽体12所屏蔽的第二辐射，在一些实施方式中，第三辐射和第四辐射也可以是其他类型的辐射。

第三屏蔽体14可以由内钢板、中间的含硼板和外钢板组成。第三屏蔽体14的侧面也可以设置有吊耳，用于第三屏蔽体14的提升和安装，下表面通过焊接或者螺栓方式固定在屏蔽本体10的远离腔底的表面。

在一些实施方式中，如图3和图5所示，屏蔽本体10与贯穿孔13对应的区域设置有凹槽16，用于在反应堆300穿过贯通孔13的部分结构安装时提供操作空间，从而能够更方便的进行这些结构的安装，这些结构可以通过例如法兰等结构固定在贯穿孔内。在完成安装后，使用第二填充物17来填充凹槽16，第二填充物17一方面可以避免辐射从凹槽16或贯通孔13处泄漏，另一方面也能够为反应堆300穿过贯通孔13的部分结构进行进一步的支撑和固定。进一步的，第二填充物17包括混凝土，从而能够起到较好的屏蔽辐射和支撑作用。

本实施例提供的这种屏蔽结构100，可以根据反应堆300屏蔽辐射防护的需求，由不同层数、不同数量的第一屏蔽体11、第二屏蔽体12任意拼接组成，可有效屏蔽中子、一次光子和二次光子以及热辐射。在拼接组合后，除满足屏蔽辐射防护要求外，还可为反应堆300的部分结构提供可靠、安全的支撑，保障该部分结构不会产生过度的轴向或径向变形，进而保障该部分结构的功能，屏蔽结构100在满足屏蔽性能的前提下、结构简单、可任意模块化拼接组装、安装拆卸便捷、造价成本低、抗震性能好。

本实施例还提供了一种屏蔽组件，参见图1，屏蔽组件包括反应堆容纳结构200，所述反应堆容纳结构200限定出用于容纳至少部分所述反应堆300且具有开口的容纳腔210；根据上述任一所述的屏蔽结构100，其中，所述的屏蔽结构100的屏蔽本体10用于覆盖所述容纳腔210的开口。

本发明的这种屏蔽组件，由于减少了由开口向容纳腔外泄漏的辐射，具有较好的屏蔽辐射的效果，从而有效地保证作业人员的人身以及财产安全，例如避免反应堆300附近的仪器仪表失灵损坏等。

本领域技术人员可以理解地，反应堆容纳结构200也可以由屏蔽辐射的材料制成，例如，屏蔽中子、光子等的屏蔽材料制成，从而减少反应堆300的产生的辐射在各个方向上的泄漏，有效地将辐射降低到满足辐射防护控制分区允许剂量水平以内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。