鄒德慧， 杜金峰， 尹延朋， 范曉強， 楊成德，周 靜

(中國工程物理研究院 核物理與化學研究所 中子物理國家重點實驗室，四川 綿陽 621900)

快中子臨界裝置大廳輻射屏蔽門研制及性能驗證

鄒德慧， 杜金峰， 尹延朋， 范曉強， 楊成德，周 靜

(中國工程物理研究院 核物理與化學研究所 中子物理國家重點實驗室，四川 綿陽 621900)

為提升快中子臨界裝置的實驗?zāi)芰?，在實驗大廳旁邊擴建了附屬建筑物，在實體連接位置形成了一個樣品傳輸通道。為了保證工作人員的輻射安全，需要對通道進行屏蔽。采用蒙特卡羅方法進行屏蔽門的物理設(shè)計，確定了含硼石蠟為中子屏蔽材料，不銹鋼為光子屏蔽材料。為保證硼在石蠟層上的均勻分布，防止石蠟內(nèi)部形成空洞，采用了分層分次工藝進行屏蔽門澆鑄。為保證屏蔽門對通道的有效覆蓋，采用了分步工藝進行安裝。輻射劑量監(jiān)測結(jié)果表明，人員日常工作區(qū)域的輻射有效劑量為0.125 mSv/a，小于建設(shè)項目管理目標值2 mSv/a，遠小于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》規(guī)定的放射性工作人員年劑量限值20 mSv/a，屏蔽門的研制滿足設(shè)計和使用要求。

快中子臨界裝置；屏蔽門；中子；光子；分層分次工藝

新建構(gòu)筑物的安裝孔通道與裝置大廳相連，實現(xiàn)貫通，為滿足輻射安全要求，需在通道與大廳相連處設(shè)置一道輻射屏蔽門，以屏蔽廳內(nèi)核裝置的中子和γ輻射。采取廣泛應(yīng)用于反應(yīng)堆屏蔽計算的MCNP程序進行屏蔽門的物理設(shè)計[1-9]，確定中子屏蔽材料為含硼石蠟，光子屏蔽材料為不銹鋼，在此基礎(chǔ)上進行厚度優(yōu)化處理，指導屏蔽門的工程設(shè)計。為防止?jié)茶T期間含硼石蠟層內(nèi)部產(chǎn)生缺陷，保證含硼材料在石蠟層上的均勻分布，采用分層分次工藝進行澆鑄，并對澆鑄過程進行嚴格控制。對屏蔽門采取預(yù)安裝、精細安裝以及調(diào)試等分步工藝，保證門體對孔洞通道的有效覆蓋，為使屏蔽門滿足工程使用要求，本工作擬對屏蔽門設(shè)計、研制、安裝以及性能進行研究。

1 屏蔽門物理設(shè)計

1.1 屏蔽設(shè)計要求

《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB 18871—2002)規(guī)定，工作人員年有效劑量限值為20 mSv，為了加強輻射安全管理，快中子臨界裝置營運單位制定了更為嚴格的管理目標值，工作人員年管理目標值為2 mSv。快中子臨界裝置是一個強中子、γ輻射源，實驗大廳具有非常好的屏蔽能力，堆廳外能夠達到年劑量低于2 mSv的標準，實驗大廳與附屬建筑物布局示意圖示于圖1，開啟孔洞后，連接位置最終會形成一個1.5 m×2.2 m的樣品傳輸通道，通道正對的扇形區(qū)域(樣品取放間及實驗室)劑量會提高，必須采取措施將劑量控制在盡量低的水平。

1.2 計算程序

計算程序采用以蒙特卡羅方法為原理的MCNP程序，MCNP程序通過模擬大量粒子輸運過程并記錄平均行為的某些特征來得到輸運方程解。由于中子與材料發(fā)生輻射俘獲能夠產(chǎn)生次級光子，因此屏蔽計算時分兩部分進行，一部分是中子-次級光子聯(lián)合輸運計算，得到堆芯泄漏中子經(jīng)屏蔽設(shè)計后在監(jiān)測點產(chǎn)生的中子劑量與次級光子產(chǎn)生的光子劑量；另一部分是光子輸運計算，得到堆芯泄漏光子經(jīng)設(shè)計結(jié)構(gòu)屏蔽后在監(jiān)測點產(chǎn)生的光子劑量。

1.3 輻射源強度估算

運行報告顯示，快中子臨界裝置全年穩(wěn)態(tài)運行和脈沖運行的折合時間為780 h，累積總裂變數(shù)為1.76×1019，每次裂變平均放出2.58個中子，每個中子從堆芯泄漏率約為0.53，因此年累積堆芯泄露中子數(shù)為2.41×1019。后續(xù)屏蔽計算采用裂變譜來代替實際泄漏譜。每次裂變產(chǎn)生的光子數(shù)以及光子能量是互相關(guān)聯(lián)的，概率公式無法表述，另外堆芯具有非常強的光子自屏蔽能力，99%以上的光子在產(chǎn)生后瞬間被吸收，因此堆體出射光子強度很難直接估算。本工作通過蒙特卡羅方法對堆芯進行了中子-光子聯(lián)合輸運計算，得到堆芯每泄露一個中子會伴隨泄露0.12個光子，堆芯年累積光子泄漏數(shù)為2.89×1018。計算也得到了堆芯泄漏光子能譜，后續(xù)采用該譜來計算屏蔽門光子屏蔽能力。

1.4 屏蔽材料的選取

圖1中可見，選取探測點3代表樣品取放間的劑量監(jiān)測點，選取探測點9代表實驗室劑量點。根據(jù)屏蔽設(shè)計要求，探測點9的劑量限值不超過2 mSv。通過設(shè)定MCNP程序中探測器計數(shù)卡計算得到中子通量或光子通量，采用1977ANSI/ANS劑量轉(zhuǎn)換因子得到了對應(yīng)的有效劑量。表1是無屏蔽的有效劑量計算結(jié)果，無屏蔽是指不考慮任何墻壁，只根據(jù)距離、源強以及中子、光子能譜計算劑量。

表1 無屏蔽情況下探測點有效劑量Table 1 No shielding case detection point dose

屏蔽材料計算模型見圖2，中心為裂變中子源或1 MeV光子源，外邊是球殼形屏蔽材料，球面探測器在最外層，通過球面探測器探測泄漏中子、光子和次級光子劑量。在該計算過程中選擇了1 MeV光子源是為了考核計算程序以及材料的屏蔽性能，同時也便于與屏蔽手冊數(shù)據(jù)進行比較。

圖2 材料屏蔽性能計算模型Fig.2 Calculation model of shielding material

對于中子來說，原子序數(shù)小的元素屏蔽中子的效果更佳，尤其是大量含氫物質(zhì)，常用的中子屏蔽材料有含氫量較高的石蠟、聚乙烯、聚丙烯以及硼。硼被用來作熱中子吸收體，通過硼的同位素10B的(n，α)反應(yīng)實現(xiàn)，其熱中子吸收截面極大(約為3 840 b)。采用球形屏蔽模型計算了石蠟、聚乙烯、混凝土、含硼聚乙烯(2 kg/m3的10B)和含硼石蠟(2 kg/m3的10B)的中子屏蔽能力，結(jié)果示于圖3。如圖3所示，聚乙烯中子屏蔽能力稍好于石蠟，在石蠟和聚乙烯中加入2 kg/m3的10B沒有明顯提升中子劑量屏蔽能力。0.7 m的聚乙烯、石蠟和含硼聚乙烯，含硼石蠟分別能夠滿足要求。

圖3 不同材料的中子屏蔽能力Fig.3 Neutron shielding ability of different materials

中子屏蔽材料慢化和吸收中子會產(chǎn)生次級光子，圖4顯示了不同厚度材料產(chǎn)生的次級光子劑量，當聚乙烯和石蠟屏蔽體厚度超過0.3 m后，次級光子劑量會超過了中子劑量，當達到0.7 m時，劑量比(由中子產(chǎn)生的次級光子與中子劑量之比)將近100，加入硼后光子/中子劑量比明顯下降，0.7 m的聚乙烯和石蠟加硼后劑量比下降了一個數(shù)量級。因為進入聚乙烯和石蠟中的中子主要被氫所吸收，氫吸收中子會產(chǎn)生2.2 MeV的高能光子[11]，加硼后，中子主要被硼所吸收，吸收后產(chǎn)生0.4 MeV的低能光子。對光子來說，含有高原子序數(shù)的物質(zhì)屏蔽效果好，所以常用鐵和鉛等作屏蔽材料，此外土壤、鐵礦石、混凝土、鉛玻璃、鈾以及鎢、鉛硼聚乙烯等也可以屏蔽光子。圖5為鐵和鉛對1 MeV光子的屏蔽能力，每0.01 m鉛相當于0.02 m鐵的屏蔽能力，屏蔽1～2個量級需要0.04～0.07 m厚的鉛。

圖4 不同材料產(chǎn)生的次級光子劑量Fig.4 The secondary photon dose of different materials produce

圖5 鐵和鉛對1 MeV光子的屏蔽能力Fig.5 Iron and lead shielding ability to 1 MeV photons

1.5 屏蔽效果計算

文獻[10]顯示，不銹鋼充當結(jié)構(gòu)材料時，其對光子及中子的屏蔽性能要比鐵優(yōu)異，而且因為不銹鋼的非彈性散射截面大，所以屏蔽快中子比鐵更有效。結(jié)合上述分析，屏蔽門應(yīng)有0.7 m厚的中子屏蔽材料以及一定厚度的鉛或不銹鋼屏蔽體。據(jù)此，設(shè)計了5種結(jié)構(gòu)材料組合的屏蔽門，材料沿縱向從內(nèi)到外(由實驗大廳指向樣品取放間)。

結(jié)構(gòu)1為0.7 m普通聚乙烯和0.07 m鉛；結(jié)構(gòu)2為0.7 m含硼聚乙烯(2 kg/m3的10B)和0.04 m鉛；結(jié)構(gòu)3為0.7 m含硼聚乙烯(2 kg/m3的10B)和0.08 m不銹鋼；結(jié)構(gòu)4為0.04 m不銹鋼+0.7 m含硼石蠟(2 kg/m3的10B)和0.1 m不銹鋼；結(jié)構(gòu)5為0.04 m不銹鋼+0.7 m含硼聚乙烯(2 kg/m3的10B)和0.1 m不銹鋼。

分別將上述5種結(jié)構(gòu)作為計算對象進行了屏蔽效果建模計算，在該計算過程中采用了聯(lián)合輸運計算的泄漏中子能譜和光子能譜。為了提高計算效率，模型中實驗大廳墻壁等效成球形，樣品取放間外墻壁也等效成球形外殼，大廳墻壁完全用屏蔽門材料代替，計算模型示于圖6。鉛或不銹鋼屏蔽材料的外表面球殼代表屏蔽門外的探測點3，混凝土材料的外表面球殼代表探測點9。屏蔽計算結(jié)果列于表2。

圖6 屏蔽門計算模型圖Fig.6 Shielding door model diagram

1.6 設(shè)計結(jié)果

由表2可以看出，5種結(jié)構(gòu)均能滿足屏蔽設(shè)計要求。聚乙烯加入硼材料后能夠有效降低次級光子劑量，因此能夠節(jié)省鉛的用量，聚乙烯對中子的屏蔽性能略優(yōu)于石蠟，由于石蠟易于加工且成本相對低廉，選擇中子屏蔽材料為含硼石蠟；0.08 m不銹鋼與0.04 m鉛對于光子屏蔽基本等效，但其對中子屏蔽要優(yōu)于鉛，綜合效果更好，并且從材料成本考慮，不銹鋼造價也遠低于鉛，從機械強度及耐腐蝕性能考慮，選擇光子屏蔽材料為不銹鋼。另外，出于機械強度及美觀方面的考慮，門體前后都應(yīng)有一定厚度的不銹鋼包襯。因此屏蔽門采用“三明治”結(jié)構(gòu)，即0.04 m不銹鋼(靠實驗大廳側(cè))+0.7 m含硼石蠟+0.1 m不銹鋼(靠樣品取放間側(cè))，總厚度為0.84 m，含硼石蠟中10B的密度為2 kg/m3。

表2 屏蔽門物理設(shè)計計算結(jié)果Table 2 The calculation results of screen door physical design

2 屏蔽門工程設(shè)計

屏蔽門的總體結(jié)構(gòu)見圖7，門體尺寸為2.3 m×3.3 m×0.84 m，重約15 t。屏蔽門靠大廳側(cè)為0.04 m不銹鋼，主要用于屏蔽光子，門體內(nèi)為0.7 m的含硼石蠟，具體采用碳化硼與石蠟組合進行填充，主要用于屏蔽中子，屏蔽門靠樣品取放間側(cè)為0.1 m不銹鋼，主要用于屏蔽光子，也兼顧屏蔽中子。門體可通過遠程控制方式自動開啟和關(guān)閉，也可通過手柄手動啟閉。門體上端設(shè)置導向軌道，下端設(shè)置鋼軌和支撐輪，采用絲杠驅(qū)動方式實現(xiàn)橫向移動。屏蔽門軌道嵌于地溝內(nèi)，門體打開后形成寬約0.9 m、深約1 m的地溝，在此設(shè)置了載荷500 kg的升降平臺，方便工作人員通行。

3 制作工藝控制

3.1 碳化硼添加量計算

生產(chǎn)過程中采用10B的化合物碳化硼與石蠟進行配比，天然硼中10B的豐度為19.78%，故碳化硼中10B的含量為15.48%。根據(jù)設(shè)計要求，含硼石蠟中10B的密度為2 kg/m3，2 kg的10B對應(yīng)的碳化硼為12.92 kg，石蠟的密度為0.9×103kg/m3，故石蠟與碳化硼的配比為1∶14.36，實際澆鑄時采用相對保守的配比，每1 kg石蠟中添加了15 kg碳化硼。

圖7 屏蔽門總體結(jié)構(gòu)Fig.7 The overall structure of the screen door

3.2 澆鑄工藝流程

屏蔽門含硼石蠟澆鑄工藝是決定門體屏蔽質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。

屏蔽門澆鑄的技術(shù)難點如下：(1) 由于融化后的石蠟?zāi)讨芷谳^長，碳化硼在融化的石蠟中會不斷的沉淀，因此無法實現(xiàn)碳化硼在石蠟層中的均勻分布；(2) 融化的石蠟在凝固時體積會縮小，如果采用一次性澆鑄，會由于體積變化量過大導致石蠟層內(nèi)部出現(xiàn)空洞缺陷。

為保證屏蔽門的質(zhì)量，采取了分層分次的澆鑄工藝，具體示意見圖8。該工藝通過分次澆鑄，控制每層石蠟的厚度，讓融化的石蠟在較短的時間內(nèi)凝固，減少碳化硼的沉淀時間，保證碳化硼在石蠟層中的分布均勻性；即使每次澆鑄碳化硼都會沉淀，通過多次澆鑄仍然可以在石蠟層上形成多層的均勻分布，從而保證門體的屏蔽效果；通過分次澆鑄控制每層石蠟在凝固時的體積縮小量，彌補不同輪次石蠟層表面由于體積縮小形成的平緩凹坑，防止內(nèi)部空洞缺陷的形成。

通過澆鑄工藝試驗確定了含硼石蠟澆鑄厚度參數(shù)為0.03 m，孔洞和裂紋控制尺寸為0.05 m。澆鑄過程如下：(1) 按1∶15(石蠟∶碳化硼)的配比將碳化硼均勻混合于融化石蠟，通過門體預(yù)留澆鑄孔注入含硼石蠟；(2) 每次澆鑄完畢，待含硼石蠟完全凝固后，進行澆鑄層空洞和裂紋的檢查，目測無大于0.05 m的空

洞和裂紋后繼續(xù)下一輪澆鑄；(3) 當含硼石蠟澆鑄厚度達到0.06 m時，每1 kg石蠟中添加了20 kg碳化硼繼續(xù)澆鑄，直至含硼石蠟完全充滿屏蔽門內(nèi)部腔體；(4) 封閉澆鑄孔?，F(xiàn)場澆鑄次數(shù)為24次，累計澆鑄時間為8 d(含凝固等待時間)。

圖8 屏蔽門分層分次澆鑄工藝示意圖Fig.8 Schematic diagram of the screen door stratification techniques casting process

4 安裝工藝控制

4.1 預(yù)安裝

如圖9所示，屏蔽門安裝于實驗大廳和樣品取放間連接的實體墻面上。由于安裝孔是一個內(nèi)小外大的企形口，屏蔽門開啟運動到極限位置時約有1 m范圍將安裝孔擋住，整個洞口的拆除及后續(xù)洞口的剪力墻施工無法進行，因此屏蔽門不能一次安裝到位，而是將屏蔽門預(yù)安裝在能夠?qū)惭b孔完全暴露的位置。預(yù)安裝時，先進行底部支撐行走軌道安裝，并在軌道外墊置了滾杠，屏蔽門吊裝時，一半安裝在軌道上，一半安裝在滾杠上。為了防止在軌道上發(fā)生傾倒，屏蔽門吊裝至軌道后，立即進行了頂部的連接件及穩(wěn)定導向軌道安裝，確保連接件及導向軌道安裝完畢并與屏蔽門連接后，吊車泄力，屏蔽門軌道基礎(chǔ)提前進行了防水處理。

圖9 屏蔽門設(shè)計及預(yù)安裝示意圖Fig.9 Schematic diagram of screen door design and preinstallation

4.2 二次安裝

完成安裝孔建設(shè)后，在實驗大廳和樣品取放間連接的實體墻面上形成了1.5 m×2.2 m的樣品傳輸通道，為了保證快中子臨界裝置運行期間門體對通道的有效覆蓋，對預(yù)安裝好的屏蔽門進行精確的位置調(diào)整，確保每邊比通道擴大不少于0.4 m，見圖10。根據(jù)屏蔽門開啟位置，在地溝內(nèi)安裝了升降平臺，平臺升起高度與通道地面齊平。完成門體和升降平臺位置調(diào)整后，進行了限位裝置、電機及控制系統(tǒng)的安裝和聯(lián)合調(diào)試。在各部件連鎖確認無誤后，安裝了防護圍欄，至此安裝結(jié)束。

圖10 屏蔽門安裝示意圖Fig.10 Diagram of shielding door installation

5 屏蔽性能測試

5.1 測試方法及測點分布

中子和γ射線為貫穿輻射，其監(jiān)測方法列于表3。屏蔽性能監(jiān)測主要是對屏蔽門后的中子和γ劑量率進行監(jiān)測。圍繞屏蔽門做扇形布點，分別在其中軸線、30°、60°角布點，扇形半徑為1 m，布點高度為1.5 m。此外還對樣品取放間的外邊界(包含實驗室)進行了中子、γ劑量率，布點高度為1.5 m。探測點分布見圖1。

5.2 監(jiān)測結(jié)果及分析

首先進行了本底監(jiān)測，采用分步提升功率的方法進行屏蔽門的屏蔽性能檢驗實驗，分別在快中子臨界裝置功率為10 W和100 W時在屏蔽門附近實施劑量監(jiān)督監(jiān)測，在功率為200 W時進行了屏蔽門屏蔽性能監(jiān)測。按快中子臨界裝置全年運行時間780 h、運行功率200 W折算，得到了屏蔽門處的年累積劑量，結(jié)果見表4。

在快中子臨界裝置運行功率為200 W時，對樣品取放間的外邊界(包含實驗室)中子、γ劑量率進行監(jiān)測，同理按快中子臨界裝置全年運行時間780 h、運行功率200 W折算得到年累積劑量，結(jié)果列于表5。

表3 中子劑量及γ劑量率監(jiān)測方法Table 3 Neutron dose and gamma dose rate monitoring method

表4 屏蔽門屏蔽性能監(jiān)測結(jié)果Table 4 The monitoring results of the shielding performance of screen door

表5 新建廠房中子、γ劑量率監(jiān)測結(jié)果Table 5 The monitoring results of neutron and gamma dose rate of new building

對物理設(shè)計與實驗檢驗進行了對比，結(jié)果見表6。

表6 設(shè)計結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果比較Table 6 The comparison of design results and monitoring results

由表5和表6數(shù)據(jù)表明，屏蔽門處年累積劑量分布為6.63 mSv～8.58 mSv，樣品取放間外邊界實驗室工作人員受到的年累積劑量在6.40×10-2mSv ～1.25×10-1mSv。實驗監(jiān)測的結(jié)果遠小于設(shè)計值，原因分析如下：(1) 在計算模型中，大廳墻壁完全用屏蔽材料代替，原大廳混凝土墻壁的屏蔽能力好于屏蔽門，因此這種等效是偏保守的；(2) 在實驗大廳和樣品取放間連接的實體墻面上有一樘密封門，該門為0.025 m不銹鋼+0.08 m含硼石蠟(10B>2 kg/m3的)+0.01 m不銹鋼，計算模型中沒有考慮密封門的屏蔽作用，因此也是偏保守的；(3) 在生產(chǎn)過程中當含硼石蠟澆鑄厚度達到0.6 m時，每1 kg石蠟中添加了20 kg碳化硼，碳化硼和石蠟的配比偏保守。以上幾點顯示，實驗監(jiān)測結(jié)果小于設(shè)計值是合理的。

監(jiān)測點1～5位于樣品取放間，該區(qū)域與實驗大廳形成一個整體包殼后作為輻射控制區(qū)進行管理，只有在快中子臨界裝置停止運行時，工作人員在輻射防護人員的許可下才可以進入該區(qū)域。參照歷年來工作人員進入實驗大廳的劑量測試結(jié)果，所受輻射劑量均在2 mSv以下。樣品取放間外邊界實驗室工作人員受到的年劑量在6.40×10-2mSv～1.25×10-1mSv，遠小于管理目標值(2 mSv)，達到了設(shè)計要求。

6 結(jié)論

屏蔽門物理設(shè)計方案確定了輻射源項和屏蔽要求，計算了材料的屏蔽性能并確定了屏蔽門縱向材料及厚度。屏蔽門研制過程采用了分層分次的澆鑄工藝，解決了碳化硼在石蠟中均勻分布的問題，也彌補了石蠟體積變化引起的空洞和缺陷。屏蔽門安裝過程充分考慮了環(huán)境條件，實現(xiàn)了門體每邊比通道擴大0.04 m的技術(shù)要求。實驗監(jiān)測結(jié)果表明，屏蔽門的屏蔽性能滿足設(shè)計指標，快中子臨界裝置200 W運行780 h，工作人員受到的年輻射有效劑量最大為0.125 mSv，遠小于2 mSv，滿足建設(shè)項目單位的管理目標值要求。屏蔽門作為安全設(shè)施，在設(shè)計和研制過程中采用偏保守的處理方式，符合研究堆運行安全規(guī)定的要求。

[1] 陳飛達,湯曉斌,王鵬,等. 基于蒙特卡羅方法的中子屏蔽材料設(shè)計[J]. 強激光與粒子束,2012,24(12):3 006-3 010.

Chen Feida,Tang Xiaobin,Wang Peng, et al. Neutron shielding material design based on Monte Carlo simulation[J]. High Power Laser and Partical Beams, 2012, 24(12): 3 006-3 010(in Chinese).

[2] 潘翔,林志凱,潘俊峰. 5%含硼聚乙烯屏蔽快中子的實驗研究與分析[J]. 中國輻射衛(wèi)生,2013，22(4):396-400.

Pan Xiang, Lin Zhikai, Pan Junfeng. Experimental studies and analysis of 5% borated polyethylene shielding fast neutron[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2013, 22(4): 396-400(in Chinese).

[3] 彭鳳梅,魏強林,劉義保. 基于MCNP5軟件的中子屏蔽模擬[J]. 學術(shù)探討經(jīng)驗交流,2012,(1-2):68-70.

Peng Fengmei Wei Qianglin Liu Yibao. Simulation of neutron shielding based on MCNP5[J]. science discussion and experience communion, 2012, 1(1): 68-70(in Chinese).

[4] 葛鋒,王春光,張玉碧. 中子屏蔽材料防護層設(shè)計[J]. 科技傳播,2013. 8:193-194.

Ge Feng,Wang Chunguang, Zhang Yubi. The design of neutron shielding material proteetive Layer[J]. Public Communication of Science & Technology, 2013, 8:193-194(in Chinese).

[5] 金宇,李建勝,張震,等. 106量級252Cf自發(fā)裂變中子源用屏蔽操作柜設(shè)計[J]. 核動力工程,2008,29(5):114-116.

Jin Yu, Li Jiansheng, Zhang Zhen, et al. Design of shielded operation cupboard for 106252Cf spontaneous fission neutron source[J]. Nuclear Power Engineering, 2008, 29(5): 114-116(in Chinese).

[6] 胡華四,許滸,張國光,等. 新型核輻射屏蔽材料的優(yōu)化設(shè)計[J]. 原子能科學技術(shù),2005,39(4):363-366.

Hu Huasi, Xu Hu, Zhang Guoguang, et al. Optimized design of shielding materials for nuclear radiation[J]. Atomic Energy Science and Technolog, 2005, 39(4): 363-366(in Chinese).

[7] 陳朝斌,吳宜燦,黃群英,等. 二維中子-光子輸運計算程序DOT3. 5在核聚變實驗裝置HT—7U輻射屏蔽設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 核技術(shù),2000,8,23(8):532-535.

Chen Chaobin, Wu Yican, Huang Qunying, et al. Application of two-dimensional neutron and transport code DOT3. 5 in radiation shielding design of HT-7U device[J]. Nuclear Techniques, 2000, 23(8): 532-535(in Chinese).

[8] 伍崇明,丁德馨,陳良柱,等. 輻射屏蔽高密度混凝土的配合比設(shè)計和施工工藝實驗研究[J]. 輻射防護,2008,28(2):112-117.

Wu Chongming, Ding Dexin, Chen Liangzhu, et al. The study on mix ratio design and construction technology of radiation-shielding and high-density concrete[J]. Radiation Protectio, 2008, 28(2): 112-117(in Chinese).

[9] 曹建主,劉原中,楊玲. 10 MW高溫氣冷實驗堆工藝系統(tǒng)的輻射源及屏蔽設(shè)計[J]. 核動力工程,2000,21(4):318-321.

Cao Jianzhu, Liu Yuanzhong, Yang Ling. Radiation sources and shielding design of process system for 10 MW High temperature gas-Cooled test reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2000, 21(4): 318-321(in Chinese).

[10]何建洪,孫勇,段永華,等. 射線與中子輻射屏蔽材料的研究進展[J]. 材料導報,2011,25(18):347-351.

He Jianhong, Sun Yong, Duan Yonghua, et al. Research progress of ray and neutron radiation shielding material[J]. Materials Review, 2011, 25(18): 347-351(in Chinese).

[11]盧希庭. 原子核物理[M]. 修訂版. 北京:原子能出版社,2000:341.

Development and Performance Verification of Radiation Screen Door in Fast Critical Assembly Hall

ZOU De-hui, DU Jin-feng, YIN Yan-peng, FAN Xiao-qiang, YANG Cheng-de, ZHOU Jing

(CAEPKeyLaboratoryofNeutronPhysics,InstituteofNuclearPhysicsandChemistry,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,mianyang621900,China)

In order to enhance the experimental ability of the fast critical assembly, the ancillary buildings was extended beside the critical experiment hall, a sample transmission channel was formed in the physical connection position. In order to ensure personnel the safety of radiation, need to screen out channel. Physical design by using the Monte Carlo method for screen door, the boron containing paraffin as neutron shielding material, stainless steel as photon shielding material. In order to ensure the uniform distribution of boron in the paraffin layer, prevent paraffin internal cavities, the stratification technics was adopted to cast screen door. In order to ensure the effective coverage of channel, using a step by step process for installation. The radiation dose monitoring shows, in personnel daily work of the regional annual radiation effective dose was 0.125 mSv, that less than 2 mSv the limit value of construction project management, far less than the 20 mSv the basic standards for protection against ionizing radiation and for the safety of radiation sources , screen door development to meet the design and use requirements.

fast critical assembly; screen door; neutron photon; the stratification technics

10.7538/tws.2015.28.02.0098

2014-09-25;

2014-12-25

鄒德慧(1979—)，女，碩士，助理研究員，主要從事核參數(shù)測試研究

TL93+1

A

1000-7512(2015)02-0098-09