屏蔽設計是一種旨在減少核輻射對人體和其他生物危害的技術。這一技術通過對輻射源進行屏蔽處理，以達到保護目的。
設計原理
輻射源種類
在進行屏蔽設計時，首先需要確定輻射源的類型和活度。核電站的輻射源主要包括反應堆、一次冷卻劑、乏燃料元件和放射性廢物。反應堆在運行期間會產生γ射線和中子。γ射線主要有瞬發γ射線、裂變產物衰變時釋放的γ射線、熱中子俘獲γ射線、快中子非彈性散射產生的γ射線、核反應產物的γ射線、活化產物的γ射線、湮滅輻射和韌致輻射等。中子則包括裂變中子、緩發中子、活化產物的中子和光激中子等。一次冷卻劑的主要輻射來源是裂變產物和活化產物的γ射線，其放射性濃度可達4×10^9貝克勒爾每升。
觀察點輻射水平
確定觀察點的輻射水平取決于屏蔽的目的。為了保障工作人員的健康，應根據不同區域的工作頻率和時間，設定相應的輻射水平。中國核工業標準規定了堆本體各部件的輻照限值、普通硅酸鹽混凝土屏蔽體內表面的中子和γ射線注量率上限，以及停堆后工作人員工作場所的熱中子注量率上限。
屏蔽材料選擇
核電廠的屏蔽體應具備高密度、富含氫元素、良好的機械強度、機械穩定性、熱穩定性和化學穩定性等特點。常見的屏蔽材料包括鋼、水、混凝土，以及在特定情況下使用的鉛或含硼塑料等。
屏蔽計算
屏蔽計算涉及γ射線在屏蔽體內的減弱，通常使用點核技術和積累因子。對于含氫材料的屏蔽體，常采用分出-擴散法計算快中子的減弱和熱中子在屏蔽體內的分布。計算機技術的發展使得可以通過數值方法解決中子或γ光子在屏蔽體中的輸運問題，包括宏觀的玻爾茲曼方程求解方法和微觀的蒙特卡羅法。
應用實例
核電廠屏蔽
核電廠的屏蔽通常采用兩級屏蔽方案，包括堆本體的屏蔽和一次冷卻劑系統的屏蔽。堆本體的屏蔽由多重鋼、水屏蔽和周圍的混凝土墻組成，而一次冷卻劑系統的屏蔽則包括環形吊車承重墻及其上方的操作地板。乏燃料儲運屏蔽由卸料腔和儲存水池的水、卸料腔、運輸通道和儲存水池的墻以及乏燃料運輸容器構成。輔助廠房內的屏蔽設計是為了確保工作人員能夠在不同輻射水平的區域內進行必要操作和維護。
堆本體屏蔽
堆本體的屏蔽由壓力容器內的多重鋼、水屏蔽和周圍厚約2米的環形混凝土墻構成。這些屏蔽不僅提供安全防護，還考慮到工程上的需求，如保護壓力容器的機械性能不受過度中子照射的影響。
一次冷卻劑系統屏蔽
一次冷卻劑系統的屏蔽包括反應堆冷卻劑系統四周的環形吊車承重墻及其上方的水泥操作地板。二次屏蔽的作用是在反應堆滿功率運行時，工作人員能在安全殼外正常工作，并在發生事故時保護人員和周圍居民免受過量照射。
乏燃料儲運屏蔽
乏燃料儲運屏蔽的設計確保在卸料過程中，水層厚度足以保證水面上的照射量率不超過規定的限制。卸出的燃料通過運輸通道進入儲存廠房儲存，一段時間后在水中裝入運輸容器送往儲存庫或后處理廠。
輔助廠房屏蔽
輔助廠房內的屏蔽設計是為了確保工作人員能夠在不同輻射水平的區域內進行必要操作和維護。各個工作場所的輻射水平按照工作人員在該處的停留時間和分區管理原則來確定。
參考資料 >
【EMC】EMC屏蔽設計_外殼emc屏蔽開孔設計-CSDN博客.CSDN博客.2024-11-20
EMC的屏蔽設計有哪些?-凡億課堂.凡億課堂.2024-11-20