一种核电站生物屏蔽门的制作方法

本发明涉及核电生物防辐射防护门，特别是涉及一种核电生物屏蔽门。

背景技术：

1、现有核电站生物屏蔽门一般采用铅材料和钨材料制成，为了达到辐射屏蔽标准，屏蔽门厚度需要达到20cm～70cm，导致屏蔽门的装配、运行、制造诸多不便。尤其是面对放射性更高的反应堆，如快堆等第四代核反应堆，射线剂量更高，现有的屏蔽门只能做得更厚，装配、运行、制造更加困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种核电生物屏蔽门，该屏蔽门采用屏蔽性能显著高于铅材料和钨材料的贫铀合金制成，在达到铅材料和钨材料制成的常规核电站生物屏蔽门的屏蔽效果相同的情况下，厚度显著小于铅材料和钨材料制成的常规核电站生物屏蔽门厚度，从而节约空间，便于装配、运行和制造。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种核电生物屏蔽门，包括依次连接的第一钢屏蔽层、贫铀屏蔽层和第二钢屏蔽层；所述第一钢屏蔽层由第一钢覆面和包覆在第一钢覆面外的第一钢包壳组成，所述第二钢屏蔽层由第二钢覆面和包覆在第二钢覆面外的第二钢包壳组成；所述第一钢屏蔽层和第二钢屏蔽层均由不锈钢材料制成，所述贫铀屏蔽层由贫铀屏蔽单元组成。

4、进一步地，所述贫铀屏蔽单元由贫铀合金先后经熔炼、浇铸、铸造、退火和切削处理得到的，密度大于等于18.4g/cm3，具体包括如下步骤：

5、步骤1，对贫铀合金进行熔炼；

6、步骤2，对熔炼后的贫铀合金进行浇铸，形成贫铀合金铸坯，然后对贫铀合金铸坯进行冷却处理；

7、步骤3，对冷却后的贫铀合金铸坯进行锻造；

8、步骤4，对锻造后的贫铀合金铸坯进行退火处理；

9、步骤5，对退火处理后的贫铀合金铸坯进行机械加工，形成贫铀屏蔽单元。

10、进一步地，步骤1具体包括如下步骤：

11、步骤1.1、将贫铀合金先经真空感应熔炼2次，然后搅拌3～5次，实现贫铀合金的合金化和成分均匀化；

12、步骤1.2、将经步骤1.1处理后的贫铀合金经过陶瓷过滤器过滤。

13、进一步地，步骤1.1中，所述贫铀合金由贫铀和合金元素组成，其中，合金元素的总质量小于等于2.0wt％；

14、每次熔炼包括如下步骤：将贫铀合金在坩埚内通过感应模具进行熔炼，熔炼温度在1300℃～1500℃；

15、每次熔炼前，对坩埚和感应模具喷涂耐冲刷涂层，实现贫铀合金熔体的纯净化，确保贫铀合金的质量。

16、进一步地，步骤1.1中，所述合金元素为锑、钼、铌和锆中的一种或几种。

17、进一步地，步骤2具体包括如下步骤：

18、步骤2.1、制作用于制备贫铀屏蔽单元的长方体浇铸模具，对浇铸模具通过顶铸或底铸的方式，浇铸形成贫铀合金铸坯，浇铸温度大于等于1350℃；

19、步骤2.2、对贫铀合金铸坯进行冷却处理，消除贫铀合金铸坯的缩孔和疏松等浇铸缺陷。

20、进一步地，步骤2.1中，所述浇铸模具由精密铸造耐火材料制成，包括但不限于石墨。

21、进一步地，步骤3具体包括如下步骤：对冷却后的贫铀合金铸坯进行锻造，锻造温度900～1000℃，变形量10～20％，以提高贫铀合金铸坯的致密度。

22、进一步地，步骤4具体包括如下步骤：采用α相区退火工艺对锻造后的贫铀合金铸坯进行退火处理，退火温度500～620℃，退火时间2～6h，以改善或消除贫铀合金铸坯制造过程中产生的残余应力，防止长期服役变形，提高贫铀合金铸坯尺寸和性能的稳定性。

23、进一步地，步骤5具体包括如下步骤：根据贫铀屏蔽单元的外形和尺寸，对退火处理后的贫铀合金铸坯进行金属切削，去除贫铀合金铸坯多余的坯料和表面的氧化层，得到贫铀屏蔽单元。

24、本发明的有益技术效果：

25、与铅材料和钨材料等常规材料制成的核电生物屏蔽门相比，本发明的核电生物屏蔽门整体体积和重量更小，从而大幅减小屏蔽门的厚度，便于屏蔽门的安装、运输和运行。

技术特征：

1.一种核电生物屏蔽门，其特征在于，包括依次连接的第一钢屏蔽层、贫铀屏蔽层(3)和第二钢屏蔽层；所述第一钢屏蔽层由第一钢覆面(1)和包覆在第一钢覆面(1)外的第一钢包壳(2)组成，所述第二钢屏蔽层由第二钢覆面(4)和包覆在第二钢覆面(4)外的第二钢包壳(5)组成；所述第一钢屏蔽层和第二钢屏蔽层均由不锈钢材料制成，所述贫铀屏蔽层(3)由贫铀屏蔽单元组成。

2.根据权利要求1所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，所述贫铀屏蔽单元由贫铀合金先后经熔炼、浇铸、铸造、退火和切削处理得到的，密度大于等于18.4g/cm3，具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤1具体包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤1.1中，所述贫铀合金由贫铀和合金元素组成，其中，合金元素的总质量小于等于2.0wt％；

5.根据权利要求3或4所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤1.1中，所述合金元素为锑、钼、铌和锆中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤2具体包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤2.1中，所述浇铸模具由精密铸造耐火材料制成。

8.根据权利要求7所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤2.1中，所述浇铸模具由石墨制成。

9.根据权利要求2所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：对冷却后的贫铀合金铸坯进行锻造，锻造温度900～1000℃，变形量10～20％。

10.根据权利要求2所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤4具体包括如下步骤：采用α相区退火工艺对锻造后的贫铀合金铸坯进行退火处理，退火温度500～620℃，退火时间2～6h。

11.根据权利要求2所述的核电生物屏蔽门，其特征在于，步骤5具体包括如下步骤：根据贫铀屏蔽单元的外形和尺寸，对退火处理后的贫铀合金铸坯进行金属切削，去除贫铀合金铸坯多余的坯料和表面的氧化层，得到贫铀屏蔽单元。

技术总结本发明具体涉及一种核电生物屏蔽门，包括依次连接的第一钢屏蔽层、贫铀屏蔽层(3)和第二钢屏蔽层；所述第一钢屏蔽层由第一钢覆面(1)和包覆在第一钢覆面(1)外的第一钢包壳(2)组成，所述第二钢屏蔽层由第二钢覆面(4)和包覆在第二钢覆面(4)外的第二钢包壳(5)组成；所述第一钢屏蔽层和第二钢屏蔽层均由不锈钢材料制成，所述贫铀屏蔽层(3)由贫铀屏蔽单元组成。与普通混凝土、铅材料和钨材料等常规材料制成的核电生物屏蔽门相比，本发明的核电生物屏蔽门整体体积和重量更小，从而大幅减小屏蔽门的厚度，便于屏蔽门的安装、运输和运行。技术研发人员：郭洪,康宇翔,李军,李岩峰,潘海东,房柯,范学振,张伟立,李波,贾小攀,刘耸受保护的技术使用者：中核北方核燃料元件有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13