本文關鍵詞：防輻射挖掘機安全作業(yè)艙輻射屏蔽特性及優(yōu)化設計研究

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【摘要】：世界核能發(fā)電量占全球總發(fā)電量的16%。截止2011年,全球共有并網發(fā)電的核電反應堆435座,在建或待建核電反應堆222座,均面臨著核設施退役和核泄漏應急安全處理處置。我國是核工業(yè)大國,軍用與民用核設施較多,急需加強退役核設施與核泄漏事故的安全處理處置技術及裝備研究。核設施退役與核泄漏事故的處理處置中,核輻射直接威脅作業(yè)人員的健康與生命,普通作業(yè)技術及裝備無法開展工作。為了確保工作人員、公眾的健康和安全及保護生態(tài)環(huán)境,使之免受或減少來已關閉的核設施的輻射危害和其它危害。因此,在核退役過程中所用挖掘機操作人員,如不采取防護措施,可能面臨著機體的輻射損傷,亟需研發(fā)核退役專用裝備。以其提高安全作業(yè)艙屏蔽效果,對保障安全作業(yè)人員的生命和財產安全具有重要的意義。目前,經改裝的作業(yè)裝備僅能夠對核污染不嚴重的環(huán)境進行處理,對于高輻射的退役核設施、核泄漏事故,改裝后的作業(yè)裝備在作業(yè)時仍會引起較大的核輻射損傷。因此,為了保證放射性環(huán)境中作業(yè)人員的人身安全,研制特種安全作業(yè)駕駛艙,以保障核設施退役作業(yè)與核事故應急行動的順利實施。因此,本論文主要針對安全作業(yè)艙輻射屏蔽特性及其結構進行了優(yōu)化設計研究。主要研究內容如下:(1)建立了挖掘機安全作業(yè)艙模型及駕駛員人體仿真實驗模型,利用MCNP5程序模擬了安全作業(yè)艙在不同距離(8m,6m,4m,2m)、不同材料(鎢鎳合金,鉛,304不銹鋼)的屏蔽性能,并對模擬結果進行了實驗驗證;(2)分析了影響防輻射挖掘機安全作業(yè)艙屏蔽性能的主要因素,即輻射源(60Co)的類型(點源及準直源)、不同源距(安全測試距離:10m,正常操作距離:7m)、安全作業(yè)艙不同屏蔽材料(鎢鎳合金,鉛,304不銹鋼)及不同結構(全封閉,鉛玻璃窗)對其屏蔽體抗γ射線能力的影響;(3)依據模擬計算結果,分析討論了人體各部位劑量率值及作業(yè)艙內空間劑量率,評價了安全作業(yè)艙的屏蔽效果,并依據電離輻射防護與輻射源安全基本標準(GB18871-2002)規(guī)定的工作人員的照射水平劑量限值(低于0.01m Sv/h),確定了三種屏蔽材料的屏蔽厚度;(4)在上述分析結果的基礎上,提出了針對人體中部屏蔽加強措施,包括:①在駕駛員身體前側增設一道屏蔽墻(由鉛玻璃制成)或增加防護服的厚度(當源距無法改變時);②采用帶有玻璃窗結構的作業(yè)艙,可以將含鉛玻璃的鉛含量適當加大;③放射源為點源時,需考慮人體頭部的輻射防護。
【關鍵詞】：γ射線 安全作業(yè)艙 屏蔽特性 優(yōu)化
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU621;TL75
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 引言13-19
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 屏蔽體結構設計及優(yōu)化方法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 核設施退役及退役裝備發(fā)展研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究內容與技術路線17-19
• 1.3.1 研究內容17-18
• 1.3.2 技術路線18-19
• 第二章 實驗條件與研究方法19-28
• 2.1 蒙特卡羅方法及MCNP程序19-20
• 2.2 安全作業(yè)艙屏蔽體幾何結構和材料選型20-22
• 2.2.1 安全作業(yè)艙屏蔽幾何結構分析21
• 2.2.2 安全作業(yè)艙材料選型21-22
• 2.3 安全作業(yè)艙屏蔽性能計算22-24
• 2.3.1 安全作業(yè)艙劑量計算模型建立22-23
• 2.3.2 安全作業(yè)艙劑量計算結果分析23-24
• 2.4 安全作業(yè)艙屏蔽效果實驗驗證24-27
• 2.4.1 ~(60)Co輻照裝置24
• 2.4.2 實驗參數設置24-26
• 2.4.3 實驗結果分析26-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第三章 安全作業(yè)艙屏蔽性能影響因素分析28-43
• 3.1 放射源類型的影響28-29
• 3.1.1 吸收劑量28
• 3.1.2 空間劑量分布28-29
• 3.2 屏蔽體厚度影響29-32
• 3.2.1 吸收劑量29-31
• 3.2.2 空間劑量分布31-32
• 3.3 屏蔽材料影響32-37
• 3.3.1 吸收劑量32-34
• 3.3.2 空間劑量分布34-37
• 3.4 源-屏蔽體距離影響37-41
• 3.4.1 吸收劑量37-40
• 3.4.2 空間劑量分布40-41
• 3.5 屏蔽體結構影響41-42
• 3.5.1 吸收劑量41-42
• 3.5.2 空間劑量分布42
• 3.6 本章小結42-43
• 第四章 安全作業(yè)艙屏蔽性能優(yōu)化43-59
• 4.1 安全作業(yè)艙屏蔽優(yōu)化目標43-44
• 4.2 安全作業(yè)艙屏蔽優(yōu)化方案分析44-49
• 4.2.1 基于鉛玻璃視窗的安全作業(yè)艙屏蔽方案設計44-47
• 4.2.2 基于幾何特征的安全作業(yè)艙屏蔽方案設計47-49
• 4.3 安全作業(yè)艙屏蔽性能優(yōu)化對比49-57
• 4.3.1 空間劑量分布49-54
• 4.3.2 人體各部位吸收劑量54-57
• 4.4 小結57-59
• 第五章 總結與展望59-61
• 5.1 總結59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65

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